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双相不锈钢具有铁素体(α)与奥氏体(?)两相组织结构,不仅具有韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好等奥氏体不锈钢优点,同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。随着世界范围内的镍资源紧张以及镍价上涨等因素的影响,不少不锈钢企业通过替代或减少镍来降低生产成本,开发了新型的节镍型不锈钢。然而,由于双相不锈钢中铁素体相和奥氏体相的结构不同,高温时两相的变形机制也有差异,因此双相不锈钢的热塑性很差,容易产生开裂现象。本文以Mn-N经济型双相不锈钢为研究对象,利用Thermo-Calc热力学计算软件测得了Mn、N元素对相含量、合金元素、点蚀当量及层错能的影响规律;并通过热压缩模拟实验研究了其热变形行为;结合热变形流变曲线与混合法则确定了奥氏体与铁素体相的力学行为。主要内容如下:(1)Mn元素对双相不锈钢的伪二元平衡相图的影响较小,与其相反,N元素含量的多少会改变材料的凝固模式,使得凝固模式分为三种:L→L+α→α、L→L+α→α+?、L→L+α→L+α+?→α+?,并对析出相的析出温度及相区的温差区间有显著影响。此外,N元素含量对两相含量的配比有较高的敏感度,随温度的上升,双相不锈钢中奥氏体相含量先上升后下降,铁素体相含量先下降后上升。随着N元素含量的上升,两相的PREN值均会提高,由于Mn元素对双相不锈钢的抗点蚀性能有抑制作用,因此,两相的PREN值均有不同程度的下降。与Mn元素相比,N元素含量的变化对层错能的敏感度较高,不仅会使得TRIP行为的温度区间向更高温度扩展,并增大TWIP效应的温度区间。(2)通过热压缩模拟实验测得了双相不锈钢在不同变形条件下的流变曲线,当应变速率较低时,流变曲线为典型动态再结晶型,在变形的初始阶段,随着应变量的增加,流变应力迅速达到峰值,随后流变应力缓慢下降并逐渐趋于一恒定值。通过计算,得到了峰值应力本构方程的材料常数(α,n,Q,A)分别为0.01619MPa-1,3.36,463.7 kJ/mol,7.23×1016,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。此外,通过热加工图及热变形开裂情况确定了试验用双相不锈钢在大应变条件下(ε=1.0),在温度区间为950~1 100℃,应变速率区间为10~30 s-1;以及较高温度1 200℃变形时,表现出较好的热加工工艺性能。此外,提高变形温度可以增加材料开裂的临界变形量。(3)根据应力应变配分规律确定了随总应变的变化,材料的变形分为三个阶段:铁素体变形区、铁素体向奥氏体应变转换区、铁素体与奥氏体等应变速率变形区。通过JmatPro软件确定了两相在不同变形条件下的力学行为,基于混合法则较好得预测了试验用双相不锈钢的流变曲线。