轧制和退火工艺对NSSC 2120双相不锈钢组织及性能的影响

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节约型双相不锈钢通过N、Mn等元素代替Ni、Mo,在降低成本的同时保持了良好的力学与耐腐蚀性能。但由于节约型双相不锈钢N含量高,其热塑性较差。冷轧加工工艺技术成熟,产品尺寸精度高、表面质量好、组织结构稳定,能有效避免热加工过程中产生的缺陷并保证材料良好的性能。本课题选用NSSC2120双相不锈钢作为研究对象,研究节约型双相不锈钢冷轧及退火热处理工艺对其组织和性能的影响规律。本文采用中频感应炉制备NSSC 2120双相不锈钢,并对固溶态双相不锈钢进行冷轧及退火处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、EBSD系统、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、万能拉伸试验机、电化学工作站等对材料的显微组织、织构、断口形貌、力学性能和耐蚀性能进行了研究。冷轧形变结果表明:随冷轧形变量(25%、50%、70%)增加,两相组织沿轧制(RD)方向被拉长,γ/α相比例提升,晶粒被不断细化,加工硬化程度不断增大,显微硬度升高,抗拉强度增大,延伸率下降。当冷变形形变量达到70%,γ呈板条状分布在α基体上,大量的位错增殖导致位错运动受阻,此时材料的抗拉强度为最大值1286 MPa,延伸率减小至5.9%。再结晶退火结果表明:950℃再结晶退火后,层错能较低的γ相中产生大量孪晶,γ相层状组织中出现α再结晶晶粒,针状γ2弥散的分布在γ相板条之间,再结晶程度充分。随再结晶退火温度(950~1200℃)升高,两相组织中大角度晶界比例和γ/α相比例增大,晶粒发生合并和长大,加工硬化软化程度不断增加,使抗拉强度不断下降,延伸率先增大后减小,1000℃退火30 min力学性能最优,抗拉强度和延伸率分别为730 MPa和58%;耐蚀性能先降低后增大,1200℃退火30 min后腐蚀电流密度为最低值2.5μA·cm-2。随退火时间(5~60 min)增加,材料中组织只发生小幅度的长大,力学和耐蚀性能无明显变化。再结晶退火后的织构分析表明:随退火温度增加,两相中的重位点阵晶界比例增大,α相织构取向密度显著增大,γ相取向密度变化不大,α纤维织构和γ纤维织构逐渐形成并增强。随退火时间增加,α相织构取向密度逐渐下降,γ相取向密度变化不大,并且由再结晶织构定向形核理论和再结晶织构选择生长机制形成了较强的{100}<001>织构和{332}<113>织构。
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