O、N和Ni含量對0Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼熱軋塑性的影響
雙相不銹鋼同時具備高強度、高韌性以及良好的耐點蝕、耐應力腐蝕性能，已經成為石油化工、海洋工程領域的重要鋼鐵材料。但是由于其熱塑性差、熱軋容易開裂，因此生產難度非常大。對雙相不銹鋼熱變形微觀機理、熱塑性影響因素的研究，一直是國內外的熱點課題。
為此，本工作針對相同熱加工工藝下，同一種雙相不銹鋼的熱塑性不同的現象，擬從窄成分范圍控制角度，研究O、N和Ni含量與γ/α兩相比例、顯微組織和夾雜物種類數量之間的關系，并分析通過控制O、N和Ni含量對提高雙相不銹鋼熱塑性的作用。
按照SAF 2507雙相不銹鋼的標準成分要求，對O、N和Ni含量微調，冶煉制得3種0Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼試樣。其中，No.1鋼為AOD爐冶煉并經過Al和硅鐵還原后澆鑄制得，No.2和No.3為純金屬原料經真空感應爐熔煉后澆鑄制得，實驗鋼的主要化學成分如表1所示。
表1 實驗鋼及SAF2507雙相不銹鋼的化學成分（質量分數，%）
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鋼 |
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Mn |
Si |
N |
P |
S |
Al |
O |
Fe |
|
No.1 |
0.027 |
25.3 |
6.72 |
4.18 |
0.65 |
0.66 |
0.25 |
0.025 |
0.0040 |
0.098 |
0.0059 |
余量 |
|
No.2 |
0.015 |
24.7 |
8.33 |
4.06 |
0.08 |
0.16 |
0.34 |
0.012 |
0.0067 |
0.093 |
0.038 |
余量 |
|
No.3 |
0.012 |
23.9 |
6.43 |
4.38 |
0.17 |
0.18 |
0.29 |
0.011 |
0.0076 |
0.120 |
0.0465 |
余量 |
|
SAF 2507 |
≤0.03 |
24.0～26.0 |
6.0～8.0 |
3.0～5.0 |
≤1.2 |
≤1.0 |
0.24～0.32 |
≤0.035 |
ˉ |
ˉ |
ˉ |
|
|
余量 |
將實驗鋼切成80mm×40mm×20mm的熱軋坯，隨爐升溫加熱至1200℃并保溫1h，在350熱軋板帶機上經4道次軋成5mm厚鋼板，總壓下量75%，道次壓下率分別為20%、30%、30%和30%。終軋溫度980℃，軋后立即水淬。分別截取實驗鋼的鑄態、軋前和軋后試樣，利用OM、SEM和EBSD觀察分析了實驗鋼的組織和夾雜物。實驗結果表明：
?。?）經Al和硅鐵脫氧后的0Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼中，僅含有少量細小的Al2O3和MgO·Al2O3夾雜，分布于晶粒內部，未對熱塑性造成不良影響。
?。?）未經脫氧的實驗鋼，易在相界形成粗大的Cr2O3和MnO2夾雜，使得相界結合力下降。同時，雙相不銹鋼熱軋過程中發生相界滑動，不易軟化，易造成應力集中，使得熱軋開裂。
（3）N和Ni含量增加雖然沒有造成γ相應變總量降低，不足以發生再結晶軟化，降低了鋼的熱塑性。
（4）對于2507雙相不銹鋼，應控制N和Ni含量在SAF 2507標準成分的下限，使得其在高溫變形區時的γ體積分數不超過50%。