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超级铁素体不锈钢具有良好的机械性能,优异的耐腐蚀性能,被广泛应用于滨海电站冷凝设备、化学加工工业和建筑业等领域中。因其在生产制造过程中易产生脆化现象,阻碍了超级铁素体不锈钢大规模生产和更广泛的应用。本文以27.5Cr-3.5Mo-2Ni超级铁素体不锈钢为研究对象,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察微观组织形貌,采用能谱仪(EDS)进行微区成分分析,采用电子万能试验机及显微硬度计进行力学性能测试。研究了1100℃热轧对27.5Cr-3.5Mo-2Ni微观组织和力学性能的影响;对热轧试样在800℃时效不同时间,研究了1100℃热轧对27.5Cr-3.5Mo-2Ni时效析出行为的影响。设计了一种新的热处理工艺,对1100℃热轧后的钢板进行不同参数的热处理,研究了不同参数的热处理对27.5Cr-3.5Mo-2Ni热轧板微观组织、时效析出行为和力学性能的影响。研究的结果表明:在1100℃热轧时,27.5Cr-3.5Mo-2Ni主要发生动态回复,在基体中存在由轧制变形产生的大量位错和空位等缺陷,使27.5Cr-3.5Mo-2Ni发生了加工硬化;溶质原子Nb和Mo在位错线上偏聚,促进了富Nb和Mo元素的σ相和Laves相晶核的形成和析出,σ相和Laves相等第二相粒子的析出,使27.5Cr-3.5Mo-2Ni发生了第二相强化。加工硬化和第二相强化使27.5Cr-3.5Mo-2Ni抗拉强度由610MPa上升至730MPa,显微硬度由218.76HV上升至287.15HV,伸长率由22.4%下降至14.4%。Ti N和Nb C在1100℃能稳定地存在于基体中,1100℃热轧对Ti N和NbC的析出行为没有明显的影响。1100℃热轧对27.5Cr-3.5Mo-2Ni在800℃的时效析出行为有极其显著的促进作用。在980℃保温5min、15min和30min时,27.5Cr-3.5Mo-2Ni的组织中有多边化结构,27.5Cr-3.5Mo-2Ni中还存在大量位错,加工硬化和第二相强化并未得到消除。在1150℃保温20s,27.5Cr-3.5Mo-2Ni微观组织还是条带状,未发生再结晶,位错密度较高,没有观察到析出相;保温40s,27.5Cr-3.5Mo-2Ni发生再结晶,条带状组织已经全部转变为等轴晶,位错密度很低;保温80s,27.5Cr-3.5Mo-2Ni晶粒有长大的趋势。1150℃热处理使热轧后27.5Cr-3.5Mo-2Ni的加工硬化和第二相强化得以消除。1150℃热处理消除了热轧后27.5Cr-3.5Mo-2Ni在800℃时效析出的倾向。在1150℃保温20s,27.5Cr-3.5Mo-2Ni中σ相的体积分数下降为5.3%;保温40~80s,σ相的体积分数下降一个数量级以上。然而在保温20s的试样中,σ相的析出倾向依然很大,因此在1150℃保温的时间应在20s以上。