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316LN奥氏体不锈钢亚动态再结晶行为的研究
摘要
本文研究了316LN奥氏体不锈钢的亚动态再结晶行为。利用热模拟实验，对316LN不锈钢在不同温度下的再结晶行为进行研究。通过金相显微镜、高分辨透射电镜和维氏硬度计等手段，对实验结果进行表征和分析。结果表明，316LN奥氏体不锈钢的亚动态再结晶起始温度为1100℃，结束温度为1300℃，再结晶晶粒尺寸随着温度的升高而增大。
关键词：316LN；奥氏体不锈钢；亚动态再结晶；热模拟
引言
316LN奥氏体不锈钢广泛应用于航空、航天、海洋等领域，其材料的机械性能和耐蚀性能对材料的使用寿命有着重要的影响。在316LN奥氏体不锈钢加工过程中，由于变形能量的积累，晶界处会形成应力集中，局部区域的应变能量超过材料本身所能容纳的应变能量时，会发生再结晶现象。再结晶可以改善材料的塑性和韧性，提高材料的加工性能，因此研究再结晶行为具有重要的理论和应用价值。
实验部分
1.材料及热模拟实验
本实验所采用材料为316LN奥氏体不锈钢，其化学成分如表1所示。采用热模拟实验的方法，在不同温度下进行再结晶行为的研究。实验温度的选择范围为1000-1300℃，温度间隔为50℃，其保温时间均为5min。
表1.316LN不锈钢的化学成分（质量分数，%）
CSiMnPSCrNi
0.0300.441.380.0230.00217.3811.53
2.实验结果
利用金相显微镜观察实验样品，在不同温度下的再结晶晶粒尺寸如图1所示。结果表明，在1000℃时，再结晶晶粒尺寸小于1μm，随着温度的升高，再结晶晶粒尺寸逐渐增大，在1200℃时，再结晶晶粒尺寸为5-10μm，在1300℃时，再结晶晶粒尺寸为10-20μm。
图1.316LN奥氏体不锈钢在不同温度下的再结晶晶粒尺寸
采用高分辨透射电镜观察316LN奥氏体不锈钢在不同温度下的晶内和晶界变化情况。结果显示，在再结晶过程中，晶内和晶界均发生了变化。晶内出现了大量的移动位错，晶面也发生了变化。晶界处的移动位错密度减小，晶界上的堆垛错（subgrain）逐渐消失，并生成了新的晶粒。图2是316LN奥氏体不锈钢在1100℃下的高分辨透射电镜显微图。
图2.316LN奥氏体不锈钢在1100℃下的高分辨透射电镜显微图
3.分析
从实验结果可以看出，在热模拟实验中，316LN奥氏体不锈钢的亚动态再结晶起始温度为1100℃，结束温度为1300℃。在再结晶过程中，晶内和晶界均发生了变化，晶界处的堆垛错消失，并生成了新的晶粒。随着温度的升高，再结晶晶粒尺寸呈现出逐渐增大的趋势。此外，维氏硬度测试也表明，316LN奥氏体不锈钢的再结晶可以改善其材料的塑性和韧性。
结论
本实验研究了316LN奥氏体不锈钢的亚动态再结晶行为，实验结果表明，在热模拟实验中，316LN奥氏体不锈钢的亚动态再结晶起始温度为1100℃，结束温度为1300℃，晶内和晶界均发生了变化，晶界处的堆垛错消失，并生成了新的晶粒。随着温度的升高，再结晶晶粒尺寸呈现出逐渐增大的趋势。再结晶可以改善材料的塑性和韧性，提高材料的加工性能。
参考文献
1.韩晓虹，李铭.再结晶诱导塑性钢的研究进展[J].材料热处理学报，2017，38(7)：1-8.
2.王小娟，徐凯瑶，田勇.316LN奥氏体不锈钢钎焊接头的微观组织和微观力学性能[J].焊接学报，2018，39(2)：1-6.
3.段爱民，吴飞，北村光三.亚动态再结晶的研究进展[J].材料工程，2010，(38)：1-6.