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2205双相不锈钢连铸板坯的高温力学性能研究

李燕  
【摘要】:双相不锈钢含有铁素体、奥氏体两相,因而兼具铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢两者的优异性能,经过几十年的研发,已被广泛应用于石油、化工、天然气、造纸等诸多领域。双相不锈钢采用立式连铸机浇铸。为了避免在连铸生产过程中产生裂纹缺陷,提高连铸连轧的成材率,需要深入了解2205双相不锈钢连铸坯的高温力学性能,即了解其在凝固冷却到各个温度区间时承受塑性变形能力的大小,找出脆性温度区间,从而避免在相应温度下受到较大应力或发生较大变形。 本文采用Gleeble-1500D热模拟试验机对2205双相不锈钢进行高温拉伸试验,并利用扫描电镜、金相显微镜、能谱等方法观察分析了断口形貌组织。 2205双相不锈钢由于含有较高含量的Cr、Ni、Mo等合金元素,并由于合金元素在铁素体和奥氏体两相中的扩散能力不同,使得双相不锈钢常在铁素体相处形成脆性组织,相变时的组织应力加大,加速了裂纹的扩展。研究发现降低冷却速度可以有效避免脆性相的析出。 2205双相不锈钢试样在第Ⅰ脆性温度区脆化的原因是由于高温下枝晶间富集低熔点夹杂物(Cu、As、P等),使液膜凝固点降低,导致了晶界的熔化。第Ⅱ脆性区脆化的原因主要是因为应变速率较大来不及再结晶使奥氏体晶粒粗大,在冷却速率较快情况下,形成魏氏组织,粗大的魏氏组织呈网状或针状分布在基体上,破坏了基体的连续性。第Ⅲ脆性温度区脆化的原因主要是由于在该温度范围内/γ相界处析出非金属夹杂物,细小析出物钉扎在晶界上,阻止了晶界的迁移,降低了塑性变形的能力。 研究发现该钢种连铸坯试样的横向塑性相比纵向较差,其中横向试样断口处夹杂物较多,例如Al、S、Mg、Ca等,在第Ⅲ脆性区又发生了魏氏组织型转变,铁素体处析出粗大的σ+γ2共析组织,塑性极低。通过减小成分的偏析可以改善2205双相不锈钢的热塑性。


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