<tbody id="wpy17"></tbody>
<tbody id="wpy17"></tbody>
<rp id="wpy17"></rp>

<ol id="wpy17"></ol>

    <em id="wpy17"><tr id="wpy17"></tr></em>

      <li id="wpy17"><acronym id="wpy17"></acronym></li>
      <tbody id="wpy17"></tbody>
      1. <rp id="wpy17"></rp>

        <rp id="wpy17"></rp>

          <dd id="wpy17"></dd>

          <button id="wpy17"></button>

          耐高溫不銹鋼

          您的當前位置:網站首頁 > 耐高溫不銹鋼 > 鈮含量對對新型奧氏體耐高溫不銹鋼熱變形行為影響

          鈮含量對對新型奧氏體耐高溫不銹鋼熱變形行為影響

          來源:至德鋼業 日期:2020-10-26 14:35:00 人氣:922

           浙江至德鋼業有限公司分別以不同鈮含量的合金為研究對象,進行了材料高溫本構關系、變形組織和熱加工圖的研究。并未對不同鈮含量材料的熱變形行為進行縱向比較。不同鈮含量合金中的鈮的存在形式不一樣,根據第熱力學計算可知,1#合金中沒有鈮元素存在,2#合金中鈮以固溶形式存在于基體中,3#、4#和5#合金中既有固溶態的鈮也有析出物的Nb(C,N)。不同存在形態的鈮對新型奧氏體耐高溫不銹鋼的熱變形行為產生影響也不一樣,為具體分析不同狀態的鈮的影響,本節對不同鈮含量合金的變形行為進行縱向比較分析。

           

          1.鈮對流變應力的影響


           選取1#-5#合金在相同變形條件下的峰值應力、穩態應力和飽和應力繪制其與鈮含量的關系,如圖所示,在變形溫度為900℃和1000℃時,鈮含量小于0.1%時,材料的峰值應力、穩態應應力和飽和應力增加比較迅速,在鈮含量大于0.1%時,材料的峰值應力、穩態應應力和飽和應力較為緩慢。變形溫度為1100℃和1200℃時,材料峰值應力、穩態應應力和飽和應力隨鈮含量增加呈線性關系。合金元素鈮可以提高鋼的流變應力,主要是因為鈮的固溶拖曳作用和鈮(C,N)釘扎作用,高溫下鈮在晶界處有很強的偏析趨勢,并且這種趨勢對運動的位錯同樣適用,因此鈮在高溫下可以提高流變應力。在高溫變形時(1100℃和1200℃),根據熱力學計算結果可知,材料中的Nb(C,N)大部分溶解到基體中,這時材料中主要以固溶鈮的拖曳作用為主,鈮含量越高的合金,基體中固溶的鈮越多,流變應力越大,這時流變應力增加量與鈮含量呈線性關系。在低溫變形時(900℃和1000℃),鈮含量較低的合金中只有固溶鈮的拖曳作用,這時材料的流變應力增加較快,鈮含量較高的合金中Nb(C,N)釘扎和固溶共同作用,鈮含量越高的合金,基體中未溶解的Nb(C,N)越多,材料的流變應力增加緩慢。


           2. 鈮對熱變形激活能的影響


           很多科研人員對熱變形激活能進行了研究,發現激活能值一般與金屬材料的成分有關,而且熱變形激活能對材料成分變化很敏感。大量的研究表明,在微合金鋼中加入鈮、鈦能提高材料的激活能,但未能將鈮、鈦對材料激活能的影響和其存在狀態關聯起來。如之前所述,鈮在奧氏體的存在狀態不同(固溶或析出),因此理論上其對材料熱變形激活能的影響也不同。至德鋼業通過對大量不同元素含量微合金鋼以及對其他文獻上合金熱變形激活能的研究,建立了鋼中元素對熱變形激活能的數學方程,如式所示,根據公式可知:固溶鈮可以增大材料的熱變形激活能。但是Nb(C,N)析出相對熱變形激活能的影響的研究較少,需要進一步研究。圖顯示的是熱變形激活能隨鈮含量變化的關系圖。從圖中可以看出,在鈮含量小于0.1%時,合金的熱變形激活能隨鈮含量增加急劇增加;當鈮含量大于0.1%時,合金的熱變形激活能增長變得緩慢。根據第二章鈮添加量小于0.1%,鈮是以固溶形態存在于鋼中,當鈮添加量大于0.1%主要是以Nb(C,N)的形態存在。說明固溶態鈮對合金的熱變形激活能的提高很明顯,Nb(C,N)析出對合金的熱變形激活能提高較小。

           

           3. 鈮含量對變形組織的影響


           研究認為,一方面固溶的鈮可以通過拖曳作用來阻止動態再結晶。另一方面細小彌散的NbC釘扎在晶界,阻礙晶粒長大。觀察不同鈮含量材料在四個不同變形溫度和五個不同應變速率變形條件下,試樣中心變形區的變形組織,根據組織形態判斷不同鈮含量、不同變形條件下是否發生動態再結晶。最終結果如表所示。1#合金在1000℃變形時應變速率小于0.1 s-1的試樣發生完全再結晶,應變速率大于0.1 s-1發生部分動態再結晶。在900℃變形時,任何變形的速率沒有發生動態再結晶,在1100℃和1200℃全都發生了完全再結晶。2#-5#合金也存在相類似的現象,說明溫度對動態再結晶的影響比變形速率要大很多。對比不同鈮含量的合金在1100℃和1000℃的再結晶情況,可以發現隨著鈮含量的增加,材料發生動態再結晶越難,也就是說,鈮抑制了材料動態再結晶。通過第二章知道,1#、2#、3#中的Nb是固溶形式存在鋼中,4#、5#合金中鈮既有固溶也有以Nb(C,N)形態存在于鋼中,說明固溶態的鈮和析出狀態的Nb(C,N)都能抑制動態再結晶。

           

           4. 鈮對熱加工圖的影響


            鈮含量越高,相同變形條件下,合金中的峰值應力、穩態應力和飽和應力越高,而加工圖是對材料熱變形中應力的分析得到的。鈮含量的變化必然會對熱加工圖產生影響。從上節分析可知應變量為0.8的熱加工圖不準確,因此選用1#-5#合金應變量為0.6的熱加工圖進行比較分析。圖為不同鈮含量合金應變量0.6時熱加工圖,從能量耗散圖角度分析,1#-5#合金的應變速率大,應變溫度低的區域熱耗散效率值低。1#-5#合金熱加工圖中的熱耗散效率高的區域的對應的變形速率區間隨鈮含量的升高而降低,而對應的變形溫度區間在1100~1200℃,不隨鈮含量變化而變化。從失穩圖角度分析,1#-5#合金應變速率大應變溫度低的區域為失穩區,1#和2#合金在變形溫度為1200℃時沒有失穩區,3#、4#和5#合金在變形溫度1200℃,變形速率大于1 s-1有失穩區,隨著鈮含量的增加材料在變形溫度低,低應變速率的區域出現失穩區,且鈮含量越高,失穩區域越大。綜合能量耗散圖和失穩圖,最佳工藝參數區域的對應的變形速率區間隨Nb含量的升高而降低,而對應的變形溫度區間在1100-1200℃,不隨鈮含量變化而變化。

           

           5. Nb(C,N)抑制動態再結晶機制分析與討論


           大部分金屬材料在高溫變形時,會發生動態再結晶。動態再結晶過程有三種:連續動態再結晶、不連續動態再結晶和幾何動態再結晶,奧氏體耐熱鋼的一般發生不連續動態再結晶。很多因素會影響連續動態再結晶,這些因素有層錯位能(SFE)、變形條件、初始晶粒度、化學成分和第二相粒子。2#合金變形主要是固溶態的鈮抑制動態再結晶。一般認為固溶的鈮溶質拖曳阻礙再結晶奧氏體晶粒的長大,付立銘等人研究微碳鈮微合金鋼再結晶晶粒長大規律發現:在微合金鋼中,1200℃以上時,高溫固溶的鈮原子能夠得到充分擴散,其擴散速度可以滿足晶粒長大時界面遷移速率的要求,此時鈮溶質拖曳對阻礙晶粒長大抑制作用可以忽略不計;在1100℃以下時,鈮擴散速度較慢,界面遷移速度也較慢,界面遷移無法擺脫鈮的作用,所以鈮溶質拖曳對晶粒長大抑制明顯,此外鈮的固溶量越多,其對動態再結晶抑制的作用越大。3#、4#和5#合金中Nb含量較高,在熱變形中第二相粒子Nb(C,N)必然會影響動態再結晶。目前大部分科研人員通過電子背散射衍射(EBSD)研究材料的動態再結晶并通過透射電鏡(TEM)研究變形組織中Nb(C,N)對動態再結晶的影響,但是透射電鏡觀察結果受樣品制作和觀察角度影響較大,并不能很好的表征材料熱變形組織中Nb(C,N)具體作用。掃描電鏡(SEM)通過二次電子探測材料表面形貌,通過背散射電子、能譜儀和波譜儀分析材料表面的化學成分。另外,掃描電鏡也可以通過電子背散射衍射(EBSD)觀察到材料的晶體結構信息。隨著科學技術發展,特別是SEM電子槍探針電流的提高和高敏感背散射探頭的應用,使用電子通道對比成像(ECCI)對材料晶體結構缺陷(位錯、層錯、納米孿晶、彈性變形場)進行直接觀察技術成熟。Nb(C,N)會在低溫,慢速率應變條件下二次析出,為了排除二次析出的Nb(C,N)對實驗的干擾,選擇變形溫度為1200℃,變形速率為10 s-1。為了更好的研究Nb(C,N)對動態再結晶的影響,選擇在此變形條件下的部分動態再結晶Nb(C,N)ECC圖和完全再結晶Nb(C,N)ECC圖進行對比觀察。為了實驗的方便,選擇峰值應力對應的峰值因變量(0.10)做為部分動態再結晶樣品壓縮量,選擇穩態應力對應的穩態應變量(0.55)作為完全再結晶壓縮量,變形條件為變形溫度為1200℃,變形速率為10 s-1。圖為使用ECC觀測4#合金在變形溫度1200℃、變形速率10 s-1位錯圖。ECC圖片襯度與EBSD相反。圖是顯示的是完全動態再結晶樣品ECC圖,其中黑色的為未溶Nb(C,N),未溶Nb(C,N)周圍白色是由于樣片電解拋光時Nb(C,N)不導電產生的突起。未溶Nb(C,N)右側是位錯,但是其位錯密度比部分動態再結晶圖少。

           

            根據ECC圖發現:新型奧氏體耐熱鋼在發生部分再結晶時,晶界因為擠壓變形發生移動,而Nb(C,N)硬度較高,未發生變形,有效釘扎了材料在熱變形中位錯的運動,使垂直于變形方向并經過Nb(C,N)的區域位錯密度提高,如圖所示。當合金發生完全再結晶時,基體變形產生的位錯和Nb(C,N)產生的位錯產生交叉,交叉點的位錯變成形核位置,再結晶晶粒在交叉點形核并長大,消耗了大量的位錯,使垂直于變形方向并經過Nb(C,N)的區域位錯密度降低,如圖所示。

           

           浙江至德鋼業有限公司通過熱模擬試驗系統研究了不同鈮含量奧氏體耐高溫不銹鋼的高溫應力-應變曲線及動態再結晶行為,主要結論如下:


            1. 選取4#合金作為研究對象,通過分析高溫應力-應變曲線可以發現,隨著變形溫度升高或應變速率增加,材料的峰值應力、穩態應力、峰值應變和穩態應變都增大,動態再結晶和動態回復難度增大。采用雙曲正弦模型模擬實驗數據獲得其熱變形激活能為481.971kJ /mol利用Laasraoui和jonas兩段式高溫流變應力-應變模型建立4#合金的高溫真應力-應變方程。


            2. 分析2#合金變形組織發現,溫度的升高或應變速率的降低都有助于促進動態再結晶。材料變形條件達到完全再結晶臨界值后,降低應變速率和升高溫度都會使完全再結晶晶粒粗化。

           

            3. 基于動態材料模型和流變失穩判據,系統繪制4#合金的熱加工圖。從應變為0.6的熱加工圖可知,其最佳工藝參數范圍為變形溫度1120~1200℃,應變速率為0.003~0.5 s-1之間的區域,可選加工工藝參數在溫度為1030~1200℃,應變速率為0.001~0.5之間區域。失穩區主要在低溫高應變速率的部分。


            4. 對比不同鈮含量合金的特征應力值發現,固溶鈮拖曳作用對流變應力的提升比基體中未溶的Nb(C,N)大。對不同鈮含量的熱變形激活能比較發現材料的熱變形激活能隨鈮含量增加而增加。固溶形態的鈮比析出的Nb(C,N)對動態熱變形激活能的提高強。同時相同變形條件下,合金的峰值應力,穩態應力和飽和應力隨鈮含量增加而增加。對比不同鈮含量合金的變形組織發現固溶態的鈮和析出狀態的Nb(C,N)都能抑制動態再結晶。分析不同鈮含量合金0.6應變量的熱加工圖,最佳工藝參數區域的對應的變形速率區間隨鈮含量的升高而降低,而對應的變形溫度區間在1100~1200℃,不隨鈮含量變化而變化。


            5. 使用ECCI對Nb(C,N)抑制動態再結晶機理進行了研究,對變形溫度為1200℃、變形速率為10 s-1因變量分別為0.10和0.55變形量的ECC圖進行對比分析,新型奧氏體耐熱鋼在發生部分再結晶時,Nb(C,N)有效釘扎了材料在熱變形中位錯的運動,使垂直于變形方向并經過Nb(C,N)的區域位錯密度提高。當合金發生完全再結晶時,基體變形產生的位錯和Nb(C,N)產生的位錯產生交叉,交叉點的位錯變成形核位置,隨著變形繼續增加,合金晶粒內部大量形核并長大,消耗了大量的位錯,使垂直于變形方向并經過Nb(C,N)的區域位錯密度降低。


          至德微信.jpg

          本文標簽:耐高溫不銹鋼 

          發表評論:

          ◎歡迎參與討論,請在這里發表您的看法、交流您的觀點。

          北京 天津 河北 山西 內蒙 遼寧 吉林 黑龍江 上海 江蘇 浙江 安徽 福建 江西 山東 河南 湖北 湖南 廣東 廣西 海南 重慶 四川 貴州 云南 西藏 陜西 甘肅 青海 寧夏 新疆 臺灣 香港 澳門
          亚洲中文字幕无码中字_国产羞羞的视频在线观看免费_丰满少妇高潮惨叫正在播放_东北少妇不带套对白