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316L及316LN奥氏体不锈钢高温变形行为研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 奥氏体不锈钢的发展与应用

1.1.1 奥氏体不锈钢的发展

1.1.2 奥氏体不锈钢的核电应用

1.2 不锈钢的腐蚀类型

1.2.1 局部腐蚀

1.2.2 均匀腐蚀

1.3 再结晶

1.3.1 再结晶的定义

1.3.2 再结晶晶核的形成与长大

1.3.3 再结晶的类型

1.3.4 影响再结晶的因素

1.4 论文研究内容

参考文献

第二章 实验材料、设备及表征方法

2.1 实验材料及方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.2 实验装置

2.3 宏观形貌

2.4 测试表征方法

2.4.1 金相显微组织分析

2.4.2 扫描电子显微分析(SEM)

2.4.3 硬度分析

2.4.4 电化学分析

参考文献

第三章 316LN奥氏体不锈钢模拟热轧高温压缩研究

3.1 热变形规律分析

3.2 高温变形金相组织分析

3.3 动态再结晶判定标准分析

3.4 热变形激活能以及热变形方程

3.5 高温变形后硬度分析

3.6 高温变形后电化学测试分析

3.7 高温变形后SEM腐蚀形貌分析

3.8 讨论

3.9 本章小结

参考文献

第四章 316L奥氏体不锈钢模拟热轧高温压缩研究

4.1 真应力-真应变曲线规律分析

4.2 热变形激活能以及热变形方程

4.3 高温变形前后金相组织分析

4.4 高温变形后硬度分析

4.5 高温变形后电化学分析

4.6 讨论

4.7 本章小结

参考文献

第五章 316L及316LN高温变形组织和性能比较

5.1 真应力-真应变曲线比较

5.2 组织比较

5.3 硬度比较

5.4 耐腐蚀性比较

5.5 讨论

5.6 本章小结

参考文献

第六章 结论

致谢

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摘要

316L及316LN奥氏体不锈钢中厚板在轧制过程中,由于截面尺寸较大,受热不均匀,内部缺陷较多易出现混晶现象。本文通过在Gleeble-1500热模拟试验机进行高温压缩试验,以实验得到316L及316LN奥氏体不锈钢真应力-真应变曲线为基础,并结合高温变形金相组织,对其动态再结晶行为进行研究,从而得到热激活能Q、热变形方程以及动态再结晶的基本规律。采用电化学测试、硬度测试,通过对比分析高温变形前后腐蚀速率、硬度的变化规律,从而总结了变形温度对其耐腐蚀性和力学性能的影响,得出以下结论:
  (1)316L及316LN不锈钢高温压缩过程中应力应变都遵循:变形初期,加工硬化占主导作用,位错大量增殖导致应力逐渐增大;随着形变量的增大,动态再结晶开始产生,并逐渐加强,当软化作用与加工硬化作用相同时,达到峰值应力;继续变形,动态再结晶软化作用大于加工硬化作用,应力开始逐渐降低,当软化作用与加工硬化作用达到动态平衡时,应力值基本趋于稳定。
  (2)同一应变速率,316L及316LN奥氏体不锈钢随着变形温度升高应力减小,且减小的幅度越来越小;同一变形温度,316L及316LN奥氏体不锈钢随着应变速率的增大应力增大,且增大的幅度越来越大。
  (3)随着变形温度的升高,316L及316LN奥氏体不锈钢硬度线性减小,经热压缩塑性变形之后,变形温度高于1150℃时的硬度低于热轧态316LN的硬度;变形温度高于1050℃时的硬度低于热轧态316L的硬度。
  (4)随着变形温度的升高,316L及316LN奥氏体不锈钢变形组织晶粒度先增大后减小,耐腐蚀性均也呈现先减小后增大的规律,且变形温度为1050℃时,晶粒尺寸最小,晶界较多,故此时腐蚀速率最大,耐腐蚀性最差。
  (5)316LN奥氏体不锈钢钢的完全再结晶温度约为1050℃。当变形温度T高于1050℃,θ-σ曲线有明显的拐点,发生了动态再结晶,且应力随温度升高降幅较小逐渐趋于稳定。当变形温度T低于1050℃,θ-σ曲线无明显的拐点,变形过程主要发生加工硬化,且应力随温度升高降幅较大。应变速率为0.01s-1,变形温度为1050℃,经过变形之后可以得到34μm的匀晶组织。
  (6)通过对实验数据拟合优化,经过计算得出316LN奥氏体不锈钢热变激活能Q为472.180kJ·mol-1,其热变形方程为:(ε)=4.091×1016[sinh(0.0084σp)]-4.954exp(-472180/RT)。
  316L奥氏体不锈钢热变激活能Q为443.180kJ· mol-1,其热变形方程为:(ε)=6.02337×1017[sinh(0.00984σs)]3.84811exp(-443180/RT)。
  (7)同一变形温度、同等变形量、高温压缩变形之后,硬度更高的316LN再结晶时间更长,更充分,使得316LN与316L峰值应力基本相同;316LN的耐腐蚀性能比316L佳。
  (8)随着变形温度的升高,316LN的硬度下降趋势更快,变形温度为1250℃时,316LN的硬度低于316L。
  (9)316L的完全再结晶温度比316LN的完全再结晶温度高。

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