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经济型双相不锈钢2101高温变形行为及机理研究

吴琨  
【摘要】:经济型双相不锈钢2101(Economical Duplex Stainless Steel,简称EDSS)具有50%的铁素体和50%的奥氏体,通过以锰、氮代镍的形式来减少镍元素的使用量,其中含量较高的锰元素能够确保奥氏体和铁素体达到相应的平衡,是一种具有耐蚀性较好,强度高,含镍量低,性价比高等特点的新型双相不锈钢。由于双相不锈钢在高温变形中铁素体与奥氏体的软化机制不同,强的相间反应使两相变形不协调,在热加工过程易产生裂纹并扩展,导致双相不锈钢卷板材产生边裂,严重影响产品的质量和后续的深加工。因此,本文围绕EDSS的高温变形行为及机理展开研究,并提出最优的加工参数,以期为该类钢的热轧和热锻工艺的优化,有效提高产品质量和成材率提供理论依据。 实验采用Gleeble-1500D热模拟机对经济型双相不锈钢2101进行高温压缩实验(变形温度为1000~1150℃,应变速率为0.01~10s-1),研究了经济型双相不锈钢2101的高温压缩变形机理以及组织演变规律,建立了本实验条件下的本构方程,基于动态材料模型的Prasad和Murty两种准则,分别建立相应的热加工图。研究结果表明:经济型双相不锈钢2101的流变应力值随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而降低,当温度为1000℃,应变速率为10s-1,应变为0.1左右形成“类屈服平台”;变形条件(变形温度、应变速率、应变)对经济型双相不锈钢2101热变形的微观组织演变影响较大,其变形机制主要以铁素体的动态再结晶,铁素体与奥氏体间的相转变以及奥氏体的动态回复为主;采用Arrhenius双曲正弦本构模型建立了实验条件下的峰值应力的本构方程,并预测不同变形条件下的流变应力曲线,预测模型能够精确的预测经济型双相不锈钢2101的流变应力,并且能够精确的描述其动态力学特征,1000℃、10s-1的条件下,预测值与实验值之间存在一定误差,标准统计学相关系数及平均绝对误差分别为R=0.996,Δ=4.2%;依据两种不同准则的热加工图,并结合不同变形条件下的微观组织,确定的最佳热加工区域为:应变速率0.1~0.3s-1,变形温度1080~1130℃,该区域的功率耗散系数最大值大于45%,动态再结晶进行很充分。


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