论文部分内容阅读
316LN奥氏体不锈钢(以下简称316LN钢)具有良好的力学性能和耐晶间应力腐蚀性能,是目前国内核电站主管道主要材质。由于316LN钢的合金元素种类多、含量高,热加工工艺性能较差。在主管道的热锻成形过程中,经常出现表面开裂、晶粒粗大、混晶等问题,锻件很难达到核级零部件的质量要求。作为钢中最主要的元素之一,N含量对316LN钢的热变形行为影响很大,其对316LN钢热变形组织和热塑性的影响规律,迄今尚不十分清楚。本文对0.08wt%N和0.17wt%N两种氮含量的316LN钢(分别简称08N钢和17N钢)进行热压缩和热拉伸实验,研究了它们在不同热变形条件下的显微组织特性与热塑性,并对氮的作用进行了分析,得到如下主要结果：通过热压缩变形实验,获得了08N钢与17N钢在900～1200℃及0.01～10s-1条件下变形温度与应变速率对显微组织的影响规律,确定了08N钢和17N钢动态再结晶晶粒尺寸与Z和A之间的定量关系式,分别为：D=10.02×(Z/A)-0.212(μm)、 D=8.647×(Z/A)-0.198(μm)。含氮量越高,316LN钢越容易发生动态再结晶,且再结晶晶粒尺寸越小。08N钢与17N钢在900～1200℃及0.1～10s-1条件下热拉伸变形实验表明,17N钢的流变应力在大多数条件下高于08N钢,即氮含量越高,316LN钢的高温变形抗力越大。随着变形温度的升高,两种钢变形抗力的差距减小。根据热拉伸变形实验结果,建立了08N钢与17N钢在900～1200℃及0.1～10s-1条件下的峰值应力和峰值应变与Z参数之间的定量关系式。08N钢与17N钢的热变形方程分别为：ε=1.48×1020[sinh(0.0037σ)]5.59exp(-506000/RT)和ε=2.86×1025[sinh(0.0033σ)]7.105exp(-637000/RT)。随着变形温度的升高,08N钢的断面收缩率逐渐增大,断裂机制由沿晶与韧窝的混合型断裂转变成单纯的韧窝状断裂。韧窝尺寸与深度随着变形温度的升高而增大,韧窝壁上逐渐出现显著的滑移特征；17N钢的断面收缩率随着变形温度的升高先增大后减小,在1100℃时达到最大,断口形貌由沿晶状转变成韧窝状,1200℃时断口上又出现局部沿晶断裂形貌。相同变形条件下08N钢的热塑性要优于17N钢,且热塑性的差距随着变形温度的升高先减小后增大，在1100℃时差值达到最小。对于两种试验用钢，动态再结晶的发生均能够抑制裂纹的形核与扩展，从而提高钢的热塑性。