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近年来我国高度重视高效低污染的循环流化床锅炉技术的发展,并对其相关构件的性能提出更高要求,奥氏体耐热不锈钢由于具有良好的热强性和抗氧化性,已被广泛应用于制造循环流化床锅炉中如燃烧室与分离器等内部构件。另一方面,奥氏体耐热不锈钢的合金含量较高,而我国铬、镍资源相对匮乏,因此,当前我国亟待开发出资源节约型的高附加值奥氏体耐热钢品种,以缓解构件的高性能要求与高资源消耗间的矛盾。本文以一种节镍型奥氏体耐热不锈钢为主要研究对象,其是在公称成份21Cr-11Ni的基础上,通过添加稀土和氮元素进行微合金化,使其具有优于310(25Cr-20Ni)耐热钢,接近800H(23Cr-35Ni)高温合金的高温性能。目前,国内外关于该类材料的研究主要集中在高温服役性能上,如高温抗氧化性、高温抗腐蚀性、高温蠕变性能等,但对其热加工过程中的组织与力学行为的研究很少,而该钢的合金元素较高,安全热加工窗口窄,因此,研究这种节镍型奥氏体耐热不锈钢的热变形行为,探索出该钢的热加工可行域非常必要。本文重点从优化节镍型奥氏体不锈钢的微观组织结构的角度出发,利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为900-1200℃和应变速率为0.01-10s-1范围内进行热压缩变形模拟实验,研究了该材料的热变形的本构特征、建立了热加工图并分析了微观组织演变规律,同时基于数值模拟技术,讨论了不同热变形工艺参数下动态再结晶行为的响应规律,主要结果如下:(1)通过对热压缩模拟实验得到的流变曲线进行研究,分析了不同变形条件对流变应力的影响:随变形温度升高或应变速率降低,流变应力减小。通过计算,得到全应变量下材料常数(α, n, Q, lnA)范围分别为0.006-0.0095MPa-1,4.84-6.24,447.33-523.07kJ/mol,38.11-43.58,建立了基于峰值应力的本构模型和加入应变补偿的变形全过程本构模型。并通过对流变应力实验值和计算值的比较,验证了本构模型的正确性。(2)通过对热压缩实验结果进行定量分析,建立了描述热变形过程的临界应变模型和预测组织演变的动态再结晶动力学模型。(3)基于动态材料模型和Prasad失稳准则,通过计算在不同变形温度和应变速率下的能量消耗效率和失稳参数,绘制了材料不同应变下的热加工图。大变形条件下(ε=1.0),试验钢的最优热加工工艺区间在温度1150-1200℃,应变速率1-10s-1,此时材料的能量消耗效率达到峰值(38%),组织为均匀细小等轴晶粒。(4)通过对不同变形条件下的金相显微组织进行分析,发现变形温度和应变速率对动态再结晶微观组织变化有重要的影响。随变形温度升高和应变速率降低,动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增加。(5)利用所建立的本构模型和动态再结晶动力学模型对试验钢的再结晶组织演变过程进行模拟分析,结果表明数值模拟结果与物理模拟结果吻合良好,验证了再结晶动力学模型的正确性。