论文部分内容阅读
作为高氮CrMn奥氏体钢的典型代表,18Mn18Cr0.5N钢已广泛用于大型发电机护环。然而,这类钢护环在热锻过程中常常出现热锻表面开裂、混晶等问题。如何提高护环钢的成品率,数十年来国内一直没有取得实质性突破。微合金元素在高强度低合金钢及非调质钢等领域已获得广泛应用,但应用诸如高氮CrMn奥氏体钢中之类的高合金钢领域,报道很少。本文对一种含V和Nb的高氮CrMn奥氏体钢进行热压缩物理模拟,通过流变曲线分析、热变形方程建立和热加工图技术表征其热变形时的力学行为。用EDS与XRD研究析出相的成分及类型,用OM与SEM分析试验钢在热变形时的显微组织演变规律。取得的主要研究结果如下：试验钢在800-1200℃及0.001-10s-1条件下的热变形方程为：ε=9.7×1025[sinh(0.013365σ)4.06exp(-767000/RT)。Z参数与峰值应力的定量关系为：σp=17.01nZ-944.3(MPa)。获得了试验钢的动态组织状态图及在不同应变量下的热加工图。试验钢的功率耗散最大值出现在1200℃、应变速率0.001s-1及真应变为0.8时,达到89%。功率耗散率随着应变速率的降低与温度的提高而增大;流变失稳区随着应变的增大而逐渐缩小到低温低应变速率区域,随着温度的升高,失稳区逐渐变小。试验钢在热变形过程中的动态再结晶主要包括项链动态再结晶与经典动态再结晶。变形温度越高、应变速率越低,经典的动态再结晶越容易发生,动态再结晶晶粒的尺寸也随之增大。试验钢的动态再结晶晶粒尺寸与Z参数及A之间的定量关系为：D=3.34×(Z/A)-0.11(μm)。试验钢在热变形过程中的主要失稳形式有：表面开裂、局部流变,失稳机制包括微裂纹的形成和流变集中。试验钢中的析出相只有MN(Nb4N3.38),式验钢变形前析出相尺寸在1～9μm,体积分数在0.68%左右,热变形后析出相尺寸几乎全部减小到4μm以下。微合金化元素的加入增大了高氮CrMn奥氏体不锈钢热变形激活能。含量范围在0.95%的微合金化元素的加入导致了高氮CrMn奥氏体不锈钢热变形失稳区的增大。添加V和Nb可使高氮CrMn奥氏体不锈钢在相同变形条件下的再结晶晶粒尺寸更小。