双相不锈钢2304和2205热加工工艺分析

张叶威

摘要：双相不锈钢2304和2205热加工工艺的特征是在温度范围1000到1200°c和应变率从0.1至5每秒中进行扭转拉伸试验。流量曲线达到峰值后并朝着稳态方向下降，这样能实现高温和低应变率。最大应力通过一个阿累尼斯的双曲正弦结构方程，分别得到536和406 kJ/mol的激活能。在光学显微下观察显示，细长的奥氏体区在铁素体基体中随着温度的升高体积分数在增大。奥氏体相变的更细直到延伸率被破坏的这一现象对双相形式在此温度下进行研究。

关键词：双相不锈钢2304和2205热加工工艺

双重不锈钢含有20%的铬合金、3-10%镍、0.5-7.5%钼和0-3%铜，由30-70%的铁素体，其余为奥氏体所组成。钢在凝固过程中是由δ铁素体或α铁素体和v奥氏体相的晶界处（国标）从1400和200°C之间进行冷却。含碳量保持在0.04%以下，淬火合金温度在1050℃以上，避免碳化物析出。这也可以避免其他不良的金属间化合物相的形式，例如。相。氮气的增加，通过氩气和氧气联合脱碳，在较高温度下这也是更快速的形成奥氏体稳定数量的原因；他也具有稳定和加强的奥氏体相。此外，氮缓慢降低了金属问化合物相的形成。两相的存在（奥氏体和铁素体）对于双钢的结构在室温条件下提供了较高的强度和良好的成型性，在恶劣的环境下具有良好的焊接性能和很高的耐腐蚀性[1、2、7、8]。随着铬一钼的组成最高级的抗氯化物腐蚀和应力腐蚀开裂的双相不锈钢被广泛的应用在石油、天然气和石油化工工业当中[1、2、7]。

α铁素体的热加工性，（体心立方品格结构为交滑移）比奥氏体更好。铁素体比v相和特殊破坏应力，εf，无论在纯铁上升到910°C还是在Fe-Cr或者Fe-Si合金上升到更高的温度都具有较低流动应力。这些性能产生铁素体的能力到发生动态恢复（DRV）经过变形导致较高的产生位错的比例破坏（9-17）。剩余错位多边形在亚晶粒中有较大的直径，较低内部的位错中和简单数组的墙作为温度升高或应变率降低。亚晶粒大小建立动态平衡（在等轴的拉伸晶粒）产生上升到稳定的变形条件（ε>ε，S σ不变）[18-23]。晶界间开裂（国标）在铁素体相是延迟的因为在品界间滑动并且满足流动性。

另一方面，奥氏体（面心立方伴随着滑移能量）受到仅仅局限于DRV热变形过程。经过多次加工，奥氏体通常通过静态再结晶（SRX）和国标来移动抑制开裂[26，34-37]。在900到1200°C随着两相有较好加工性，双相不锈钢可能会显示出相似的特征。

般情况下，双相结构的热加工性比任何相都要高，因为在不同相位之间有这相互滑动制约，泰勒因素和变形具有不同的滑动系统。在工业上，众所周知的是分离6相得到铸铁奥氏体不锈钢[17，30，31，38-41]或者在铸态铁素体钢提炼出了较均匀流动应力的匀质钢[12-14，17，38]。然而，相比之下均匀铸钢的延展性明显降低容易开裂，因为它相问的铁素体和奥氏体界面的应变浓度大。同时，相间区域的应力集中，多余的应变分配到较软的相可能有助于加强和发展[42-47]。此外，在非常窄的迁移相晶界是不能延缓这些接口开裂。据认为，该双面延展性是由于两个相DRV软化和内部应力集中而引起的。

这项工作主要是研究双相不锈钢的热工作行为，例如23045132205热加工工艺的温度范围在1000到1200d°C之问，应变率从0.5到5每秒进行扭转试验。从应力应变特性中，通过基本方程推导出应力的最大值。延展性的条件在温度和应变率中进行了研究。在不同的热加工条件后通过透射电子显微镜（TEM）观察进行研究两相奥氏体和铁素体的位错结构。相在变形材料中的分布的演化是利用光学显微镜进行观察。经过多次轧制工艺通过静态软化的作用进行了阐述。

目前的结果可以得出2304和2205双相不锈钢热加工工艺的以下结论：

1.应力应变特性表现出应力峰值朝着断裂方向的应力逐渐下降，除了在低温下断裂发生在那里的早起变形。作为在观察奥氏体钢中，流量曲线没有表现出快速的工作软化和经典的DRX的压力震荡（在低的ε）。

2.热变形的激活能，据估计2304号钢为536KJ/mol，2205号钢为407KJ/mol，反应了在双相结构中塑性变形的基本机制的复杂性。Qhw值比304的不锈钢的要高，这是由于温度的升高α相在减少。

3.该微观结构中奥氏体和铁素体区域的大小，形状和局部分数的条件是异构的。热变形机制通过奥氏体和铁素体之问的根本区别反映了不同位错亚结构的发展。铁素体经过了动态恢复（DRV）应变和温度的全部范围；因此，他的亚结构是由良好的恢复亚结晶组成。正相反，作为观察2205号钢在高温和高ε中，奥氏体是一个发生高密度不规则的错位网络可能发生动态再结晶。在2304号钢的奥氏体相中把过早断裂的情况归因于动态再结晶。

4.热加工性2304双相钢的强度比2205钢的要低。2304号钢达到1200℃和0.1每秒显示出最大等效应变为1.2。这种材料的韧性低通过穿透α相区在低应变下导致式样的断裂是由于在铁素体和奥氏体品界处深度裂纹行核导致的。总的来说，经过炎热的变形操作，双相钢的机械性能的差异是在体积分数上第二相影响了变化，分布，大小和形状，也可能加强溶质对钼的效果和DRV的有效过程。在连续扭转试验中，延展性的增加限伴随着温度的升高是由于无法对无论是DRV还是DRX来抑制相开裂除非通过减少应力集中。温度升高增加了更有韧性的铁素体的体积分数和减少了相区问。应变速率的降低能提高DRV对应力集中的降低并且对相率没有影响。

5.在多次变形试验中，静态恢复被发现无论是铁素体还是奥氏体，但作为温度和增加，静态再结晶行核导致奥氏体相的流动应力降低。然而，静态恢复过程只能适应提高双相钢的热加工性这主要是意味着减少内部应力集中。一般来说，由于大大抑制再结晶，在相晶界中破裂成核是不耽误观察单相钢。