SAF2906双相不锈钢σ相析出规律与变形规律研究

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SAF2906双相不锈钢与其它同类型的双相不锈钢相比有更好的耐腐蚀性能,更适合于海洋作业环境。但是,目前国内外对该材料的析出与变形规律的研究还是十分有限的,由于该钢种Cr、Mo、Ni等合金元素含量与早期的不锈钢不同,导致其在热加工过程中析出相特别是σ相的析出规律发生变化,因此不能简单运用传统双相不锈钢的析出规律对其进行判断,所以有必要对该钢种在变形过程中的析出规律进行系统研究,为其在实际生产中提供理论依据。本文以固溶与时效的方法对材料进行热处理加工并结合扫面电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等设备对其进行组织观察:建立适用于该种材料的热力学模型并计算热力学参数;利用Gleeble高温热模拟机进行热模拟实验,对材料进行热压缩、热膨胀处理,并观察试验不同阶段的试样内部组织;运用恒温拉伸实验机对材料进行热拉伸处理并观察拉伸后的试样组织形貌,分析析出相对超塑性的影响。系统研究了SAF2906双相不锈钢析出相的析出行为以及变形规律。对经过固溶与时效处理的SAF2906双相不锈钢析出行为进行了研究,研究结果表明:经过高温固溶(1200℃)之后的试样无明显析出相,经过不同温度下的时效处理之后会有大量σ析出相出现;SAF2906双相不锈钢析山的σ相主要分布在铁素体内部与奥氏体/铁素体两相之间,但会有部分σ相出现在奥氏体中;σ相中的Cr元素含量随着时效温度的于升高面上升;与SAF2205、2507双相不锈钢相比,SAF2906双相不锈钢中的σ相Cr元素含量较高,最高可达70%,超过Fe元素含量成为析出相的主体元素。以固溶体热力学为基础,利用吉布斯-亥姆霍兹方程等热力学定律,建立了用于SAF2906双相不锈钢的热力学模型,并以此计算出不同成分的高铬σ相在母相内析出的化学驱动力,结果表明:Cr含量越高,6相越不容易析出,同时在SAF2906双相不锈钢中,高铬σ相的吉普斯自由能变化(△G)为负值,说明该种。相可以析出;运用Thermo-Calc软件对SAF2906试样进行热力学模拟,结果表明:试样内部各相的含量比例随温度变化趋势与试验结果相近,而析出相中的化学元素含量变化与试验数据略有不同;与SAF2205、2507双相不锈钢相比,SAF2906的奥氏体区域缩小,而σ相的形核区域大幅度增加,而且析出的温度下降,形核难度降低。利用jmatpro软件模拟出SAF2906双相不锈钢的TIT曲线与CCT曲线中的6相的析出趋势,SAF2906中σ相的析出温度区间有所扩大,但模拟结果中存在其它金属间化合物的析出相是不稳定相:经过不同变形量热压缩之后的SAF2906试样,其。相的析出驱动能有所提高,特别是在变形量高于70%之后,试样热压缩的应力—应变曲线的斜率明显上升,试样的应力上升加快,而此时的SEM图也同样显示出明显的σ相残余。对材料热变形过程中的内部组织进行了分析,其结果表明:热压缩过程中,在变形量低于60%之前,铁素体与奥氏体两相比例出现明显波动,当变形量高于70%之后,各相的含量较为平稳:析出相比例一直保持在1%至5%范围内的较低水平:热压缩过程中的σ析出相并没有明显的沿压缩方向的变形,而是与周围的铁素体相出现部分的交织,当变形量在70%以下时,析出相与周围还有明显边界,其形状也较为规整,当变形量达到80%以上,析出相的形状发生不规则变化并且与周围相出现相互扩散现象。利用恒温拉伸机对热处理之后的SAF2906S双相不锈钢进行恒温拉伸实验,结果表明:在冷轧压下量为85%时,随着固溶温度的提高,SAF2906双相不锈钢超塑性延伸率降低,当应变速率为1×10-3/s,变形温度为960℃条件下,随着固溶温度由1100℃升高至1350℃时,SAF2906双相不锈钢延伸率由1 430%降至670%;冷轧变形量对SAF2906超塑性性能具有非常大的影响,应变速率为1×10-3/s,变形温度为960℃时,固溶温度为1100℃的条件下,冷轧变形量在80%以下,延伸率小于800%,当冷轧变形量为85%时,延伸率达到1430%;SAF2906双相不锈钢的两相比例随回溶温度而变化。由于材料的两相组织,在960℃恒温拉伸时,大量σ相在SAF2906双相不锈钢铁素体内部以及两相边界处析出,同时固溶之后残余的奥氏体晶粒以及新生成的一次奥氏体又受到析出相的挤压不会过分长大,使得试样获得了细晶组织,有利于超塑变形前期品界滑移与品间滑动,提高SAF2906双相不锈钢在恒温拉伸时的延伸率
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