8461808_赵洁_双相不锈钢热变形行为及组织演变机理研究_双相不锈钢热变形行为及组织演变机理研究0413.pdf

双相不锈钢热变形行为及组织演变机理研究摘要双相不锈钢(DuplexStainlessSteel简称DSS)是现代发展最快性价比最优的一类不锈钢高合金含量的2507和资源节约型的2101是双相不锈钢最为典型的两个代表钢种。尽管两者的合金含量以及各项性能指标差异很大但由于共同具有奥氏体和铁素体两相共存的组织特点使其在热变形过程中都会出现两相变形抗力不一致、热塑性差、表面开裂及组织变形不均匀等质量问题对双相不锈钢板材的产品质量和后续材料的深加工产生严重影响。因此开展双相不锈钢这两个典型钢种温度-应力-应变多场耦合条件下热塑性及组织演变等问题的基础理论研究与实验分析工作建立高温变形过程中的相关预测模型和加工图为合金成分设计及热加工工艺优化提供理论依据具有重要的学术研究意义和实用价值。本文的研究试料取自工业化生产的2507和2101双相不锈钢连铸坯采用Gleeble-3800热模拟试验机获得了热变形温度为950～1200℃(2507试验钢)和1000～1150℃(2101试验钢)/应变速率为0.01～10s-1条件下两种试验钢热压缩的真应力-真应变曲线研究各自的加工硬化效应与动态软化行为并建立了对应的本构方程；借助光学电镜观察分析不同变形过程中的微观组织演化情况掌握了不同变形参数对两种试验钢的动态软化影响规律通过扫描电镜分析比较不同变形温度下的断口形貌明确了两种试验钢高温拉伸的断裂机制；基于动态材料模型构建了两种双相不锈钢的热加工图通过对安全区域和失稳区域两相组织特点的分析推荐确定出两个钢种的最佳热加工工艺区间。得到的主要结果如下：1.当应变速率一定时流变应力与变形温度成反比；而当变形温度一定时流变应力与应变速率呈正比；两种双相不锈钢在高应变速率下(10s-1)流变曲线均出现“类屈服平台”即均发生二次硬化。2.对2507双相不锈钢在1050℃随应变速率的升高奥氏体的动态再结晶减少晶粒逐渐增大；在低应变速率条件下(0.01s-1)均为动态再结晶的软化机制在1100℃左右组织较均匀温度过高则不利于动态再结晶的发生。对2101不锈钢而言在1000℃随应变速率的升高铁素体和奥氏体的动态回复减少晶粒逐渐减小；在低应变速率条件下(0.01s-1)只有变形温度为1050℃时软化机制为动态再结晶型其余均为动态回复型；结合金相组织可知2101在高温低应变速率（1150℃0.01s-1）条件下奥氏体比例显著减少铁素体的动态回复更充分。3.两种双相不锈钢的高温拉伸强度均随变形温度的升高而下降热塑性则增加。2507双相钢的高温抗拉强度明显高于2101试验钢的抗拉强度；拉伸断口的扫描结果表明2507试验钢在1050-1100℃范围内试验钢的热塑性较好；2101试验钢在1000-1100℃范围内试验钢的热塑性较好。而温度高于1150℃两种钢的断口均发生局部熔断。4.采用Arrhenius本构模型分别建立了两种双相不锈钢的峰值应力本构方程：−4145712507双相不锈钢：𝜀̇=3.69×1015[𝑠𝑖𝑛ℎ(0.0101𝜎)]4.18𝑒𝑥𝑝()𝑅𝑇−6019532101双相不锈钢：𝜀̇=4.94×1017[𝑠𝑖𝑛ℎ(0.0121𝜎)]4.95𝑒𝑥𝑝()