雙相不銹鋼2304和2205熱加工工藝分析

張葉威

摘要：雙相不銹鋼2304和2205熱加工工藝的特征是在溫度范圍1000到1200°c和應變率從0.1至5每秒中進行扭轉拉伸試驗。流量曲線達到峰值后并朝著穩態方向下降，這樣能實現高溫和低應變率。最大應力通過一個阿累尼斯的雙曲正弦結構方程，分別得到536和406 kJ/mol的激活能。在光學顯微下觀察顯示，細長的奧氏體區在鐵素體基體中隨著溫度的升高體積分數在增大。奧氏體相變的更細直到延伸率被破壞的這一現象對雙相形式在此溫度下進行研究。

關鍵詞：雙相不銹鋼2304和2205熱加工工藝

雙重不銹鋼含有20%的鉻合金、3-10%鎳、0.5-7.5%鉬和0-3%銅，由30-70%的鐵素體，其余為奧氏體所組成。鋼在凝固過程中是由δ鐵素體或α鐵素體和v奧氏體相的晶界處（國標）從1400和200°C之間進行冷卻。含碳量保持在0.04%以下，淬火合金溫度在1050℃以上，避免碳化物析出。這也可以避免其他不良的金屬間化合物相的形式，例如。相。氮氣的增加，通過氬氣和氧氣聯合脫碳，在較高溫度下這也是更快速的形成奧氏體穩定數量的原因；他也具有穩定和加強的奧氏體相。此外，氮緩慢降低了金屬問化合物相的形成。兩相的存在（奧氏體和鐵素體）對于雙鋼的結構在室溫條件下提供了較高的強度和良好的成型性，在惡劣的環境下具有良好的焊接性能和很高的耐腐蝕性[1、2、7、8]。隨著鉻一鉬的組成最高級的抗氯化物腐蝕和應力腐蝕開裂的雙相不銹鋼被廣泛的應用在石油、天然氣和石油化工工業當中[1、2、7]。

α鐵素體的熱加工性，（體心立方品格結構為交滑移）比奧氏體更好。鐵素體比v相和特殊破壞應力，εf，無論在純鐵上升到910°C還是在Fe-Cr或者Fe-Si合金上升到更高的溫度都具有較低流動應力。這些性能產生鐵素體的能力到發生動態恢復（DRV）經過變形導致較高的產生位錯的比例破壞（9-17）。剩余錯位多邊形在亞晶粒中有較大的直徑，較低內部的位錯中和簡單數組的墻作為溫度升高或應變率降低。亞晶粒大小建立動態平衡（在等軸的拉伸晶粒）產生上升到穩定的變形條件（ε>ε，S σ不變）[18-23]。晶界間開裂（國標）在鐵素體相是延遲的因為在品界間滑動并且滿足流動性。

另一方面，奧氏體（面心立方伴隨著滑移能量）受到僅僅局限于DRV熱變形過程。經過多次加工，奧氏體通常通過靜態再結晶（SRX）和國標來移動抑制開裂[26，34-37]。在900到1200°C隨著兩相有較好加工性，雙相不銹鋼可能會顯示出相似的特征。

般情況下，雙相結構的熱加工性比任何相都要高，因為在不同相位之間有這相互滑動制約，泰勒因素和變形具有不同的滑動系統。在工業上，眾所周知的是分離6相得到鑄鐵奧氏體不銹鋼[17，30，31，38-41]或者在鑄態鐵素體鋼提煉出了較均勻流動應力的勻質鋼[12-14，17，38]。然而，相比之下均勻鑄鋼的延展性明顯降低容易開裂，因為它相問的鐵素體和奧氏體界面的應變濃度大。同時，相間區域的應力集中，多余的應變分配到較軟的相可能有助于加強和發展[42-47]。此外，在非常窄的遷移相晶界是不能延緩這些接口開裂。據認為，該雙面延展性是由于兩個相DRV軟化和內部應力集中而引起的。

這項工作主要是研究雙相不銹鋼的熱工作行為，例如23045132205熱加工工藝的溫度范圍在1000到1200d°C之問，應變率從0.5到5每秒進行扭轉試驗。從應力應變特性中，通過基本方程推導出應力的最大值。延展性的條件在溫度和應變率中進行了研究。在不同的熱加工條件后通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察進行研究兩相奧氏體和鐵素體的位錯結構。相在變形材料中的分布的演化是利用光學顯微鏡進行觀察。經過多次軋制工藝通過靜態軟化的作用進行了闡述。

目前的結果可以得出2304和2205雙相不銹鋼熱加工工藝的以下結論：

1.應力應變特性表現出應力峰值朝著斷裂方向的應力逐漸下降，除了在低溫下斷裂發生在那里的早起變形。作為在觀察奧氏體鋼中，流量曲線沒有表現出快速的工作軟化和經典的DRX的壓力震蕩（在低的ε）。

2.熱變形的激活能，據估計2304號鋼為536KJ/mol，2205號鋼為407KJ/mol，反應了在雙相結構中塑性變形的基本機制的復雜性。Qhw值比304的不銹鋼的要高，這是由于溫度的升高α相在減少。

3.該微觀結構中奧氏體和鐵素體區域的大小，形狀和局部分數的條件是異構的。熱變形機制通過奧氏體和鐵素體之問的根本區別反映了不同位錯亞結構的發展。鐵素體經過了動態恢復（DRV）應變和溫度的全部范圍；因此，他的亞結構是由良好的恢復亞結晶組成。正相反，作為觀察2205號鋼在高溫和高ε中，奧氏體是一個發生高密度不規則的錯位網絡可能發生動態再結晶。在2304號鋼的奧氏體相中把過早斷裂的情況歸因于動態再結晶。

4.熱加工性2304雙相鋼的強度比2205鋼的要低。2304號鋼達到1200℃和0.1每秒顯示出最大等效應變為1.2。這種材料的韌性低通過穿透α相區在低應變下導致式樣的斷裂是由于在鐵素體和奧氏體品界處深度裂紋行核導致的。總的來說，經過炎熱的變形操作，雙相鋼的機械性能的差異是在體積分數上第二相影響了變化，分布，大小和形狀，也可能加強溶質對鉬的效果和DRV的有效過程。在連續扭轉試驗中，延展性的增加限伴隨著溫度的升高是由于無法對無論是DRV還是DRX來抑制相開裂除非通過減少應力集中。溫度升高增加了更有韌性的鐵素體的體積分數和減少了相區問。應變速率的降低能提高DRV對應力集中的降低并且對相率沒有影響。

5.在多次變形試驗中，靜態恢復被發現無論是鐵素體還是奧氏體，但作為溫度和增加，靜態再結晶行核導致奧氏體相的流動應力降低。然而，靜態恢復過程只能適應提高雙相鋼的熱加工性這主要是意味著減少內部應力集中。一般來說，由于大大抑制再結晶，在相晶界中破裂成核是不耽誤觀察單相鋼。