奥氏体不锈钢动态再结晶
奥氏体不锈钢动态再结晶
奥氏体不锈钢的变形与再结晶一、引言奥氏体不锈钢在不锈钢中一直扮演着最重要的角色,是不锈钢家族中最为重要的类型,钢号特别的多。
之所以称其为奥氏体不锈钢是因为它在常温下是稳定的奥氏体组织。
奥氏体组织具有面心立方(FCC)的晶体结构,具有众多的滑移系,因此冷加工能力特别的好。
当前我国常用奥氏体不锈钢的牌号有40多个,奥氏体不锈钢具有高塑性韧性、抗腐蚀性、冷加工能力以及无磁性,但是强度偏低。
奥氏体不锈钢主要有200、300和超级不锈钢三大系列, 300系列不锈钢是国内最常用的奥氏体系列不锈钢,是以18-8(304奥氏体不锈钢,又称18-8)为基础发展起来的,在304奥氏体不锈钢的基础上增加Ni的含量就能够生成305不锈钢,为了提高不锈钢的抗点蚀能力常在305不锈钢的基础上加入MO制造出316、317不锈钢，321不锈钢是在305的基础上加入了Ti,目的就是提高抗晶界腐蚀性及高温强度。
对于奥氏体不锈钢这种应用广泛的材料，它不仅具有高的耐蚀性、塑性和良好的可焊性,而且经过锻造、挤压后强度可以成倍提高。
正因为如此，许多研究者研究了奥氏体不锈钢的变形行为,其中尤以冷变形和温变形研究得较多，本文中，将通过举例对常见的3种奥氏体不锈钢（304奥氏体不锈钢、316LN不锈钢和321奥氏体不锈钢）的高温变形进行系统的分析。
主要通过热模拟试验机研究不锈钢单道次高温时的动态再结晶，得到热变形条件下的真应力-真应变曲线，结合显微组织分析，得出动态再结晶规律和流变应力。
2、金属材料的热变形行为热变形是指在钢的再结晶温度以上进行的加工过程。
不同变形温度及应变速率下的流变曲线是研究热变形条件下金属材料力学行为的主要内容之一。
在热变形过程中，加工硬化与软化过程同时进行，并且决定了此时材料的变形抗力。
通常，变形过程的软化取决于钢的动态回复和动态再结晶过程。
2.1 基本概念动态回复：动态回复是在热加工过程中伴随发生的回复过程。
对于层错能较高的材料,在热加工过程中,位错易发生交滑移和攀移,在热变形时容易发生动态回复。
316LN奥氏体不锈钢亚动态再结晶行为的研究
［］ Ｇ克劳斯． ３ ． 钢的热处理原理【 ． ： Ｍ】 北京 冶金工业出版社，９ ７ ３－ ８ １８ ：０ ３ ． 【】 许 泽建 ． Ｃ ４ ４ ｒ和 ３ ＣＭｎ ｉ ｉＡ钢高应 变率 动态起 裂特性 的研 ０ ０ ｒ ＳＮ２ 究． 西北工业 大学硕士学位论文 ，０ ５ ２０． 【】 胡时胜 ， ５ 王礼立． 一种用于材料高应变率试验 的装置 【． Ｊ振动与冲 １
关 键 词 ： 料 实 验 ； 动 态 再 结 晶 ； １ Ｌ 奥 氏体 不 锈 钢 ； 压 缩 材 亚 ３６ Ｎ 热
中 图 分 类 号 ： ＧＩ ２ Ｔ ４ １ 前 言 文 献 标 识 码 ： Ｂ 态 再 结 晶 ； 温 度 较 低 、 形 量 较 小 的 区 域 ，不 满 足 而 变
文 章 编 号 ： ６ ２ ０１ １ ２ ００ — ０ ３ ０ １ ７ — ２ （ ０１ ）４ ０ ８ — ４
３６ Ｎ奥氏体不锈钢亚动态再结晶行为的研究 １Ｌ
陈 明 明 ， 何 文 武 。 刘 艳 光 ， 陈 慧 琴 。 （． 原 科技 大 学 材 料科 学 与工 程学 院 ， 西 太原 ０ ０２ ； １太 山 ３ ０ ４ ２北 方 重 工 设 计 研 究 院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ４ ） ． 辽 １ １ １
击 ，９ ６，１ ： — ７ １８ （ ）０ ４． ４
【 万筱 如 ， 昌淦 ， 高强度 和超高强度钢【 ¨Ｅ ： ２ ］ 许 等． Ｍ 京 机械工业 出
Q345E钢奥氏体动态再结晶行为研究及数学模型的建立
再结 晶是最终决 定材料 晶粒 尺寸 的诸 多关键 因素之
一
，
而 晶粒尺寸在很大程度上 又决定 了产 品的最终 显
ｏ １１０ｏ、 ５ 经 ３ 短时均 温后 ， 温度分 Ｃ、 ０ １１０ｏ Ｃ Ｃ， ０ｓ 各
微组织 和力学性 能。因此 ， 分析热变形过程 中动态 再
别 以 ０ １ｓ 、． ｓ 、 ｓ 、０Ｓ－ ． － ０１ ～ １ ～ １ 的应变速率 进行热压 ０ ！ － 缩变形 ， 变形量均为 ６ ％， ０ 变形后立 即淬火至室温 。 在
试 验过程 中实时采集应力一 应变数据 。
结 晶发生 的机理及其相应 的组织演 化过程 ， 通过优 化 工艺参数 ， 以达到获得理想组织和性能 的 目的。 热变形过程中 ，金属内部 同时进行着加工硬化与 回复再结 晶软化两个相反的过程 。而热加工后 的组织 与性能受热加工 时的硬化过程 和软化过程 的影 响 ， 而 这个过程 又受变形温度 、 应变速率 、 变形程度 以及金 属
晶很大程度上影 响着材料 内部 的显微组织状态 ， 动态
流变应力 ， 工艺参 数为 ： 具体 加热温度 ： ２ ０ｏ ， １ ０ 加热 Ｃ
速 度 ： ／， 温时 间 ： ｍ ｎ 冷却 速度 ： ｏ／， ５ｏ ｓ保 Ｃ ５ ｉ， ５ Ｃ ｓ变形
温 度 ：０ ８ ０ｏ ９０ ｏ ９ ０℃ 、 ０ ０ ｏ １０ ０ ８０ ｏ ５ Ｃ、 Ｃ、０ Ｃ、５ １ ０ Ｃ、 ５
（） １钢在 热变形过 程 中 ， 材料 的加工硬 化和 动态
软化两种机制同时起作用 。 应力应变 曲线表现为两种
形式 ， 一种是动态再结晶型 ， 一种是动态 回复 型。
（ ） 动态再结 晶发生 时 ， ２有 应力 曲线 出现 峰值后
SWRH82B钢热变形奥氏体动态再结晶规律及模型研究
２ 实验 结果与 分析
图１ 所示 为 ８Ｂ钢在不 同变形温度下的真应力一 ２ 真应变曲线．
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Ｓ Ｈ２ ＷＲ ８ Ｂ为研 究对象 ， 通过研究变形速率 、 变形温度等形变参 数对该钢热变形奥 氏体 晶粒特 征的影响 ， 了解其动态再结 晶规律 ， 为制定合理的控轧控冷工艺 ， 生产 出综合性能优 良的 Ｓ Ｈ８Ｂ提供依据“ ＷＲ ２ ．
１ Байду номын сангаас验材 料及 方法
１ 试 样 的 准备 ． １
Ｃ Ｅ ｕ—ｅ’ Ｕ Ｂ ｎ ｊｎＷｕａｇｒｅ Ｈ Ｎ Ｒ ｉｆ ，Ｘ ｅ －ｕ ’ ｌｎｅ ｌ ｉ ， ｉ （．ｏ ｅｅｏ ｔｒｌ ａｄ Ｍｅ ｌ ｒ ，Ｇ ｉ ｏ ｎ ｅｓｙ Ｇ ｉ ｎ ５０ ３ ｈｎ； ． ｏ ｅｅｏ ｈｍ ｓｙａｄ １ ｌ ｇ ｆＭａ ｉ ｓ ｎ ｔｌ ｇ ｕｚ ｕ Ｕ ｉ ｒｔ， ｕ ａｇ５ ００ ， ｉａ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆＣ ｅ ｉｒ ｎ Ｃｌ ｅａ ａｕ ｙ ｈ ｖ ｉ ｙ Ｃ ｌ ｔ Ｃ ｅ ｃ ｎｉｅｒ ｇＩｎｒＭ ｎ ｏａ Ｕ ｉｅｓｙｆ ａ ｏａ ｔ ｓ ｏｇ ａ ２０ ３Ｃ ｉ ） ｈｍｉ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｅ ｏ ｇｌ ｎｖｒｔ ｏ Ｎ ｔ ｎｌｉ ，Ｔ ｎｌ ｏ０ ８ ，ｈｎ ｌ ａ ｎ ｎ ｎ ｉ ｉ ｒ ｉ ｉｅ ｉ ４ ａ
作者简介 ： 飞（９ ３ ）男 ， 陈瑞 １８ 一 ， 辽宁省沈阳市人， 在读硕士研究生 ， 主要从事钢铁冶金方 面的研究
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304不锈钢热变形过程奥氏体动态再结晶及流变应力研究
摘 要：
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图3所示的两条曲万方数据熊家强等304不锈钢热变形过程奥氏体动态再结晶及流变应力研究线都在叮150mpa左右时开始偏转即动态再结晶临界应力都在150mpa左右南此可见初始晶粒尺寸对试样中奥氏体的动态再结晶及高温流变应力的影响也是很小的
２０ ０ ８年 １ ０月
云 南 冶 金
ＹＵＮＮＡ Ｍ Ｅ ＡＩＩ Ｔ ＵＲＣＹ
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关 键词 ：３４不锈 铡 ；热 变 形 ；动 态再 结 品 ；流 变 心 力 ０ 中图分 类 号 ：＿ １．５ 文献 标 识 码 ： ＿ 文章 编 号 ： ｒ Ｉ３ ２ （ ， 、
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再结晶型控制轧制和未再结晶型控制轧制的工艺要求和特点。
再结晶型控制轧制和未再结晶型控制轧制都是控制轧制工艺，但它们在变形温度、组织变化和轧制后金属性能等方面具有不同的要求和特点。
再结晶型控制轧制是在低于再结晶终止温度时进行变形，此时已变形的奥氏体或发生再结晶但晶粒来不及长大，或者仅达到回复状态未发生再结晶。
在轧制变形区域内，不锈钢组织会产生动态回复和不完全动态再结晶行为。
在轧制后或两道次间会形成静态回复和静态再结晶，变形与静态回复会交替出现。
随着组织中变形与再结晶的不断变化，不锈钢材料的温度不断降低，奥氏体组织晶粒会逐渐细化，奥氏体晶界的面积也会增大，为奥氏体组织向铁素体组织发生相变形核提供更多位置，相变后铁素体组织的晶粒也会变得细化。
未再结晶型控制轧制则是在高于再结晶终止温度时进行变形。
此时奥氏体要发生再结晶，因此必须抑制热变形后再结晶奥氏体晶粒的粗化和避免应变诱导析出。
为达到这一目的，可以在钢液中加入微合金化元素钛，使钢液在凝固后的冷却过程中析出稳定弥散的TiN质点，从而抑制经反复形变细化的再结晶奥氏体晶粒的长大。
当反复多道次形变和再结晶后，奥氏体晶粒得到细化。
由于终轧温度高（高于950℃），形变不能诱导V(C,N)相产生，所以不能阻碍奥氏体再结晶。
加入微合金化元素钒只作为低温析出的沉淀强化相。
总的来说，再再结晶型控制轧制和未再结晶型控制轧制的主要区别在于变形温度不同，前者在低于再结晶温度下进行，后者在高于再结晶温度下进行。
奥氏体不锈钢锻件晶粒度影响因素分析
奥氏体不锈钢锻件晶粒度影响因素分析摘要：奥氏体不锈钢是核电设备的常用材料，根据设计规范安全级别高、压力高的阀门常选用奥氏体不锈钢锻件作为阀门承压件。
制造规范对其化学成分、力学性能、晶间腐蚀、金相检验做了明确的要求。
通过对奥氏体不锈钢锻件晶粒度影响要素的分析，对后续核电设备制造、采购中控制奥氏体不锈钢锻件的质量控制具有一定意义。
关键字：奥氏体不锈钢；晶粒度；锻造比；质量控制1.奥氏体不锈钢在核电阀门中的应用1.1奥氏体不锈钢在核电的应用奥氏体不锈钢是核电设备的常用材料，其具有优良的耐腐蚀性能、抗高温氧化性能、机械加工性能及较好的低温力学性能，且具有较低的辐照敏感性，由于其优良的性能，其在核电设备中具有广泛应用。
1.2奥氏体不锈钢在核电设备的应用在核电站选材中，选用较多的是Z2CN19-10NS、Z2CND18-12NS。
对于一回路阀门承压件，采用Z2CN19-10NS、Z2CND18-12NS的锻件制造，这两种在奥氏体不锈钢中属于性能最好的两类，后者高温性能更加优良。
在技术规范中都对材料的化学成分、力学性能、晶间腐蚀、金相检验提出了明确的要求。
2.晶粒度对奥氏体不锈钢的影响2.1晶粒度概念晶粒度是用来表示晶粒大小的尺度。
GB/T 6394—2002规定了钢的晶粒度测定方法。
在钢铁材料中，常见的就这8个级别，其中1～3号被认为是粗晶粒，4～6号为中等晶粒，7～8号为细晶粒。
2.2晶粒度对奥氏体不锈钢性能的影响对于金属的常温力学性能来说，一般是晶粒越细小，强度和硬度越高，同时塑性和韧性也越好。
晶粒越细，塑性变形也越可分散在更多的晶粒内进行，使塑性变形越均匀，内应力集中越小；而且晶粒越细，晶界面越多，晶界越曲折；晶粒与晶粒中间犬牙交错的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展，彼此就越紧固，强度和韧性就越好。
经试验和研究表明，晶粒度越大、晶粒越细，金属在高温状态下的强度、韧性、塑性都有所降低；晶粒越细，晶间腐蚀越迅速；晶粒越细，高温疲劳寿命越低；在特殊情况下也需要考虑其高温性能和耐腐蚀性能。
J4节镍奥氏体不锈钢动态再结晶行为的研究
速 率 ０Ｏ １ 一 ０Ｏ ｓ ０ １～， 应 变 ０ ０９ ．０ ｓ 、 ．ｌ～、 ．ｓ 真 ～ ．。试 样 在 真
空 下 以 １ ℃／ 速 度 加 热 至 １ ０ ｏ Ｏ ｓ的 ２ ０ Ｃ，保 温 ３ ｎ 然 ｍｉ ， 后 以 ５ ｓ的 速 度 降 温 至 变 形 温 度 并 保 温 ３ ｓ 最 后 ℃／ ０， 在变 形温 度下 压缩 。试样 变形 结束后 迅 速淬 火 以保 留变 形 结 束 瞬 间 的再 结 晶 组 织 ，然 后 将 试 样 沿 轴 向 切 开 、 抛 、 蚀 后 对 试 样 中部 进 行 金 相 分 析 。 磨 腐
质量 分数 （ ． ８ Ｏ３ ． ． ９ ０ １ ４ Ｏ １ １０１ ８ １ ８ ％） ０ ８ － ９ ５ ０ ２ ． ０ １． － ． ． ０ ７ ７ ０ ０ ９ ３ ４ ３
缓 。图 ２ ｃ显 示 ， 应 变 量 增 大 到 稳 态 应 变 时 ， 当 金
实 验 在 Ｇ ＥＥ Ｌ １ ０ Ｄ 热 模 拟 试 验 机 上 进 行 Ｌ Ｂ Ｅ一 ５ ０
回复 或 动 态 再 结 晶 带 来 的 软 化 两 个 矛 盾 过 程 。这 两
个 过 程 也 是 影 响 产 品 组 织 性 能 、质 量 和 热 轧 工 艺 的
关键 因素 。 而 ， 两个 过 程会 随应变 量 、 变速 率 、 然 这 应 轧 制 温 度 的不 同 而 发 生 主 次 的 转 化 。 本 文 以节 镍
摘 要 ： 过 在 Ｇｌｅ ｌ一１ ０ Ｄ 热 模 拟 试 验 机 上 进 行 等 温 压 缩 试 验 ， 究 了 变 形 工 艺 参 数 对 节 镍 奥 氏 体 不 通 ｅｂｅ ５ ０ 研
锈钢 Ｊ ４动 态 再 结 晶行 为 的 影 响 。 结 果 表 明 ， 变 率 越 小 、 形 温 度 越 高 、 变 量 越 大 ， 应 变 应 Ｊ ４钢 越 易 发 生 动 态 再
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奥氏体不锈钢的变形与再结晶
一、引言
奥氏体不锈钢在不锈钢中一直扮演着最重要的角色,是不锈钢家族中最为重要的类型,钢号特别的多。
之所以称其为奥氏体不锈钢是因为它在常温下是稳定的奥氏体组织。
奥氏体组织具有面心立方(FCC)的晶体结构,具有众多的滑移系,因此冷加工能力特别的好。
当前我国常用奥氏体不锈钢的牌号有40多个,奥氏体不锈钢具有高塑性韧性、抗腐蚀性、冷加工能力以及无磁性,但是强度偏低。
奥氏体不锈钢主要有200、300和超级不锈钢三大系列, 300系列不锈钢是国内最常用的奥氏体系列不锈钢,是以18-8(304奥氏体不锈钢,又称18-8)为基础发展起来的,在304奥氏体不锈钢的基础上增加Ni的含量就能够生成305不锈钢,为了提高不锈钢的抗点蚀能力常在305不锈钢的基础上加入MO制造出316、317不锈钢，321不锈钢是在305的基础上加入了Ti,目的就是提高抗晶界腐蚀性及高温强度。
对于奥氏体不锈钢这种应用广泛的材料，它不仅具有高的耐蚀性、塑性和良好的可焊性,而且经过锻造、挤压后强度可以成倍提高。
正因为如此，许多研究者研究了奥氏体不锈钢的变形行为,其中尤以冷变形和温变形研究得较多，本文中，将通过举例对常见的3种奥氏体不锈钢（304奥氏体不锈钢、316LN不锈钢和321奥氏体不锈钢）的高温变形进行系统的分析。
主要通过热模拟试验机研究不锈钢单道次高温时的动态再结晶，得到热变形条件下的真应力-真应变曲线，结合显微组织分析，得出动态再结晶规律和流变应力。
2、金属材料的热变形行为
热变形是指在钢的再结晶温度以上进行的加工过程。
不同变形温度及应变速率下的流变曲线是研究热变形条件下金属材料力学行为的主要内容之一。
在热变形过程中，加工硬化与软化过程同时进行，并且决定了此时材料的变形抗力。
通常，变形过程的软化取决于钢的动态回复和动态再结晶过程。
2.1 基本概念
动态回复：
动态回复是在热加工过程中伴随发生的回复过程。
对于层错能较高的材料,在热加工过程中,位错易发生交滑移和攀移,在热变形时容易发生动态回复。
而对于层能较低的材料,如奥氏体不锈钢则不易发生动态回复。
第Ⅰ阶段—微应变阶段:应力增加很快,但应变量不大(小于1%),加工硬化开始出现。
第Ⅱ阶段—均匀变形阶段:曲线的斜率逐渐下降，金属材料开始均匀塑性变形，即开始流变，并发生加工硬化，且随加工硬化作用的加强,开始出现动态回复并逐渐加强,其造成的软化逐渐抵消加工硬化作用,使曲线的斜率下降并趋于水平，加工硬化率为零，进入第三阶段。
第Ⅲ阶段—稳态流变阶段:在达到第三阶段后，即可实现持续形变。
表现为由变形产生的加工硬化与动态回复产生的软化达到动态平衡,流变应力不再随应变的增加而增大,曲线保持水平状态。
达到稳态流变时应力值与变形温度和应变速率有关,增高变形温度或降低应变速率,都将使稳态流变应力降低。
动态再结晶：
再结晶是新的无畸变晶粒形核及长大的过程。
再结晶晶核通常在局部变形程度较高的大角度晶界处优先形核,通过消耗掉周边的畸变能来实现长大。
直到全部变形晶粒均被再结晶晶粒占据后,再结晶过程就完成了。
为了与静态再结晶进行区分，将在热加工过程中发生的再结晶称为动态再结晶。
对于低层错能金属（如Cu，Ni，γ-Fe，不锈钢等），由于它们的扩展位错宽度很宽，难以通过交滑移和刃型位错的攀移来进行动态回复，因此发生动态再结晶的倾向性大。
[1]陆世英,张廷凯,康喜范等.不锈钢[M].7北京:原子能出版社,1998:62一63.。