氮含量对核级316LN钢热变形过程中力学特性的影响

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因含有更少的碳和更多的氮,316LN钢具有比316钢更高的力学性能和耐晶间应力腐蚀性能而广泛用于能源领域。氮含量变化会对316LN钢组织和性能产生很多影响。实际生产中316LN钢大都经过热加工(轧制、锻造、焊接及热处理等),氮含量对316LN钢的热加工特性的影响规律还不十分清楚。本文着重研究了两种氮含量水平(0.08wt%和0.17wt%)的316LN钢在800-1200℃及0.001~10s-1变形条件下的力学行为,为揭示氮含量对CrNi奥氏体钢热加工特性的影响规律及316LN的成分优化提供实验依据。取得如下主要研究结果:(1)两种氮含量的316LN钢在800-1200℃及0.001~10s-1条件下变形时,流变应力均随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。在各变形温度下,峰值应力和峰值应变均随着应变速率的增加而增大,在相同的应变速率下,峰值应力和峰值应变随着变形温度的增加而减小。08N与17N钢的热变形方程分别为:ε=1.63×1019[sinh(0.00556σ)]6.76exp(-487000/RT) ε=6.41×1021[sinh(0.00521σ)]7.06exp(-549000/RT)。(2)在相同的变形条件下,17N钢的流变应力较08N钢的大。其中,在800-1000℃的低温阶段氮含量对316LN钢流变应力造成的影响较为明显,在1100-1200℃温度条件下,氮含量对流变应力影响较弱;氮含量的增加促进动态再结晶的发生。17N钢的动态再结晶特征更加明显。(3)氮含量的增加提高316LN钢的热变形激活能。在800~1200℃及0.001-10s-1的热变形条件下,17N钢的热变形激活能为549kJ/mol,比08N钢高62kJ/mol.08N钢与17N钢的应变速率敏感指数均随着温度的升高而增大。但在相同的变形条件下,17N钢应变速率敏感指数较08N钢的大,即氮含量的增加提高316LN钢的应变速率敏感指数。(4)08N钢与17N钢开始发生动态再结晶临界应变ε。与Z参数间的关系式分别为:εc.=0.136ln(Z/A)+0.266与εc=0.121ln(Z/A)+0.229。在相同的变形条件下,08N钢开始发生动态再结晶所需的临界应变大于17N钢的,氮含量的增加降低了316LN钢发生动态再结晶所需的临界应变。(5)08N钢与17N钢热变形过程中的功率耗散百分数均随着温度的升高和应变速率的降低而升高。在相同的变形条件下,17N钢的功率耗散高于08N钢,即氮含量的增加提高了316LN钢的功率耗散百分数。(6)08N钢与17N钢的流变失稳区均处在较低的变形温度与较高的应变速率条件下。在相同的条件下,17N钢的流变失稳区较08N钢的大,氮含量的增加增大了316LN钢的流变失稳区范围。
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