热变形对高氮奥氏体不锈钢Mn18Cr18N组织和显微硬度的影响

试验用Mn18Cr18N钢(/%:0.03C、19.25Cr、17.96Mn、0.59N)经100 kg加压真空感应炉冶炼,锻造开坯并轧成12 mm板。用Gleeble 3800热模拟机研究了温度(750～1150℃)和变形(15%～60%)对Mn18Cr18N高氮钢显微硬度和组织的影响,并得高氮钢的再结晶图。试验结果显示,处于未再结晶区时高氮钢Mn18Cr18N的显微硬度随着变形温度升高缓慢下降,部分再结晶区时快速下降,完全再结晶区时又缓慢下降;在完全再结晶区时,细晶强化是试验钢主要强化方式,显微硬度与晶粒尺寸符合Hall-Petch经验公式;在未再结晶区时,应变强化是主要强化方式;未再结晶区变形强化效果要明显高于再结晶区。     

1Mn15Cr17Ni2N高氮奥氏体不锈钢的研制

采用25 t EAF-VOD+LF-680 kg铸锭工艺冶炼0. 14%C-0.35%N 的奥氏体不锈钢1Mn15Cr17Ni2N。VOD精炼后,[N]为0.040%,[0]为0.0158%;通过LF吹氮45 min,吹氮量50 m³,分析得出[N]为0.139%, [O]为0.0033%,吹入氮气平均回收率为33.07%。再加人500 kg氮化铬(8.60%N)和150 kg氮化锰(5.13%N),取样分析[N]为0.35%, [O]为0.0029%,加氮化铬和氮化锰的氮综合回收率为87.41%。     

AOD精炼高氮奥氏体不锈钢1Cr22Mn15N的工艺实践

用 20 t AOD精炼成分(%)为1.84C ,2.18Mn ,24.88Cr的粗炼钢水 ,经吹O2 、N2 ,加电解锰、硅铁、铝块以及NCr合金成分微调 ,冶炼出(%) 0.12C ,0.42Si,14.96Mn ,0.026P ,0.001S ,22.57Cr,0.56N的高氮奥氏体不锈钢 1Cr22Mn15N。精炼钢水浇铸成590kg锭 ,初轧轧成 135mm × 157mm坯 ,再经连轧成Φ8～12mm的棒材。成品材固溶处理后的屈服强度为565～585MPa ,抗拉强度920～955 MPa ,延伸率为54.5 %～56.5% ,具有优良的耐腐蚀性能     

1Cr22Mn16N高氮奥氏体不锈钢的热变形行为

高氮奥氏体不锈钢高温热塑性差,需要掌握其可控成型参数。以1Cr22Mn16N高氮奥氏体不锈钢为实验材料,采用Gleeble 3800热模拟实验机进行热压缩实验,探究了其在不同变形温度(850～1 100℃)和应变速率(0.001～10 s^-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了1Cr22Mn16N的本构方程和热加工图,确定了最佳热加工参数,并结合EBSD分析了材料变形过程中的组织演化行为。研究结果表明,1Cr22Mn16N的热压缩流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,沿晶界发生的不连续动态再结晶是其主要软化机制。通过计算得到高氮奥氏体不锈钢高温变形表观活化能(Q)为350.9 kJ/mol,并建立了Arrhenius本构关系。热加工图表明,1 050～1 100℃,0.001～0.1 s^-1为其最佳热加工窗口。通过微观组织观察发现,随着变形温度的升高和应变速率的降低,晶粒尺寸逐渐均匀。研究结果可为1Cr22Mn16N不锈钢锻造、轧制等高温热变形工艺的制定提供理论参考。     

高氮奥氏体钢工艺及性能

本文着重介绍了高压增氮电渣熔炼法(DESU)原理及所开发的高氮奥氏体钢的主要性能。     

高氮不锈钢的开发进展

加压冶炼高氮不锈钢是材料研究的一个新领域。介绍了高氮不锈钢的生产工艺及高压冶炼高氮不锈钢的主要设备。综述了欧美、日本等研发的高氮不锈钢的成分、力学性能及应用现状。由于受试验装备的限制,国内高氮不锈钢的研究与国外相比还有差距。针对高氮不锈钢具有多种优良性能,以及氮应用于对人体无害的生物、医疗材料方面前景广阔,提出医疗用高氮不锈钢将成为理想的生态材料。     

45 t AOD精炼高氮奥氏体不锈钢10Cr21Mn16NiN的工艺实践

冶炼高氮不锈钢10Cr21Mnl6NiN (/%:0.03~0.13C,0.30~0.60Si,15.0~17.0Mn, ≤0.045P, ≤0.030S,21.0~22.0Cr,1.0~1.8Ni,0.40~0.65N) EAF粗炼钢水主要成分为2.20%C,21.32%Cr。AOD精炼时,采用顶吹和底侧吹氧氮进行脱碳,加入锰铁和镍铁,并加入石灰脱硫,用硅铁还原后再用铝和硅钙粉进行深脱氧;使用金属锰进行锰合金化后钢中Mn含量达16%;在钢水量为45.2~46.0 t时,AOD出钢时钢中氮含量为0.49%~0.54%,在出钢过程加入1.34~1.67 t氮化锰后钢中氮含量为0.64%~0.65%,氮的收得率可达42.1%~50.2%。     

高氮奥氏体不锈钢的研究进展

高氮奥氏体不锈钢由于具有强度高、韧性好、无磁、耐腐蚀性能佳及晶间腐蚀敏感性低等诸多独特优点而得到越来越广泛的应用,但基础理论和制造技术方面的研究仍相对落后。文中分析了高氮奥氏体不锈钢的研发历程和冶金理论现状,综述了高氮奥氏体不锈钢的钢种、成分、制造工艺和力学性能,以及该钢的发展与展望。     

非真空感应炉—电渣重熔冶炼高氮不锈钢的实验研究

采用非真空感应炉-电渣重熔炉进行了高氮不锈钢的冶炼实验,分析了电渣锭成分的均匀性,并对电渣锭的内外部质量进行了检测。采取合适的氮合金化和出钢工艺,较好地控制了钢锭凝固过程中的氮溢出问题,电渣锭成分均匀,内外部质量良好,可以满足用户的质量要求。     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.     

奥氏体不锈钢夹杂物控制工艺技术探讨

奥氏体不锈钢中的夹杂物影响钢材的抗腐蚀性能,对塑性、韧性和抗疲劳性能均有不利的影响。叙述了中航上大高温合金材料有限公司采用EAF+AOD+LF生产奥氏体不锈钢时夹杂物控制的主要工艺,分析了夹杂物的主要来源与产生机理,工艺设计时对冶炼过程夹杂物的控制进行了系统的策划。通过加强原辅材料控制,优化AOD脱氧制度,LF精炼采用钙处理和弱搅拌工艺对夹杂物进行变性处理,模铸浇注采用氩气保护浇注等技术手段,最终实现了钢中各类夹杂物含量的降低和稳定控制,满足了核电、压力容器等高端不锈钢管坯的质量要求。     

Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢冷轧退火酸洗工艺

通过实验室模拟退火试验研究了不同退火工艺对Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢力学性能的影响,并对退火态的金相组织和晶粒度进行了检测;分析研究了不同酸洗工艺后Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢的表面状态。结果表明,退火工艺对Cr-Mn-Ni-N奥氏体不锈钢性能影响不明显,采用中性盐电解后硝酸酸洗和混酸酸洗工艺均能较好地清除钢板表面氧化皮,但需注意酸洗过程中电解电流、酸液浓度、酸温的良好配合和合理控制。     

00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用静态增重法研究了00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢在不同温度下的循环氧化动力学曲线.结果表明,00Cr25Ni22Mo2N不锈钢在700℃时的氧化动力学曲线是一条平行于时间轴的直线,这说明其在该温度下氧化反应非常微弱;在800和900℃时的氧化动力学曲线遵循抛物线氧化规律,具有良好的抗氧化性能.利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射对氧化膜的表面形貌、截面形貌和相组成进行研究,发现该钢在3个温度下都生成了致密和黏附性好的保护性氧化膜,700℃生成的氧化膜主要由Cr2O3和Fe2O3组成,氧化膜很薄;800℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和少量的NiCr2O4、FeCr2O4组成,氧化膜厚度增加;900℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和NiCr2O4组成,氧化膜厚度进一步增加.认为氧化膜组成和结构是00Cr25Ni22Mo2N不锈钢具有良好抗高温氧化性能的重要原因.     

奥氏体不锈钢中硫含量的研究

通过对不同硫含量铸坯和成品硫化物夹杂大小以及等级进行分析,研究了奥氏体不锈钢中硫含量对性能的影响。结果表明,随着硫含量的增加,不锈钢铸坯和成品中最大夹杂物尺寸逐步增加,成品夹杂物等级也相应提高,当硫的质量分数不大于21×10~(-6)时,成品硫化物夹杂低于最小评级要求;奥氏体不锈钢冲击性能与硫含量呈反比例关系,当硫的质量分数高于75×10~(-6)时,可能导致304不锈钢脆断。     

高氮奥氏体钢的韧脆转变与层错能的关系

在-60℃至室温范围内,采用夏比冲击试验测定材料的韧-脆转变温度,并通过对冲击断口的X-射线测试层错能等方法,对几种不同含氮量奥氏体不锈钢在低温下发生韧-脆转变的现象进行了研究。结果表明：在超高氮奥氏体钢中,随氮质量分数的增加该钢种发生韧-脆转变的温度上升,层错能减少,韧性越来越差。     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了 G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布.研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹...     

固溶时效后高氮奥氏体不锈钢的物理化学相分析

采用物理化学相分析技术研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为,确定了析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式.结果表明:氮含量低的1Cr22Mn15N0.6以M₂₃C₆型碳化物析出为主,氮含量高的1Cr22Mn15N0.9以(CrFe)₂N_1-x型氮化物析出为主,高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加.     

注射成形0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮不锈钢的烧结

采用粉末注射成形技术制备了0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮奥氏体不锈钢,研究了各烧结工艺参数(温度、时间、气氛)对其相对密度及氮含量的影响.结果表明:温度是最重要的烧结参数,提高温度可以显著增加烧结体的相对密度,但引起氮含量的下降,在1300℃以上烧结,烧结体相对密度可达99%以上;烧结时间所起作用不明显,烧结2 h足够使粉末致密化过程完成;气氛对0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的烧结影响显著,在N₂+H₂混合气中烧结比在纯N₂气中获得更高的相对密度及更低的氮含量.0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的最佳烧结条件为:温度1300℃,时间2 h,气氛采用流动的高纯氮气,此时烧结体相对密度达到99.1%,氮质量分数为0.78%.