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O、N和Ni含量对0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢热轧塑性的影响

      双相不锈钢同时具备高强度、高韧性以及良好的耐点蚀、耐应力腐蚀性能，已经成为石油化工、海洋工程领域的重要钢铁材料。但是由于其热塑性差、热轧容易开裂，因此生产难度非常大。对双相不锈钢热变形微观机理、热塑性影响因素的研究，一直是国内外的热点课题。

　　为此，本工作针对相同热加工工艺下，同一种双相不锈钢的热塑性不同的现象，拟从窄成分范围控制角度，研究O、N和Ni含量与γ/α两相比例、显微组织和夹杂物种类数量之间的关系，并分析通过控制O、N和Ni含量对提高双相不锈钢热塑性的作用。

　　按照SAF 2507超级双相不锈钢的标准成分要求，对O、N和Ni含量微调，冶炼制得3种0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢试样。其中，No.1钢为AOD炉冶炼并经过Al和硅铁还原后浇铸制得，No.2和No.3为纯金属原料经真空感应炉熔炼后浇铸制得，实验钢的主要化学成分如表1所示。

　　表1  实验钢及SAF 2507双相不锈钢的化学成分（质量分数，%）

       

钢

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

        将实验钢切成80mm×40mm×20mm的热轧坯，随炉升温加热至1200℃并保温1h，在350热轧板带机上经4道次轧成5mm厚钢板，总压下量75%，道次压下率分别为20%、30%、30%和30%。终轧温度980℃，轧后立即水淬。分别截取实验钢的铸态、轧前和轧后试样，利用OM、SEM和EBSD观察分析了实验钢的组织和夹杂物。实验结果表明：

　　（1）经Al和硅铁脱氧后的0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢中，仅含有少量细小的Al2O3和MgO·Al2O3夹杂，分布于晶粒内部，未对热塑性造成不良影响。

　　（2）未经脱氧的实验钢，易在相界形成粗大的Cr2O3和MnO2夹杂，使得相界结合力下降。同时，双相不锈钢热轧过程中发生相界滑动，不易软化，易造成应力集中，使得热轧开裂。

　　（3）N和Ni含量增加虽然没有造成γ相应变总量降低，不足以发生再结晶软化，降低了钢的热塑性。

　　（4）对于双相不锈钢，应控制N和Ni含量在SAF 2507标准成分的下限，使得其在高温变形区时的γ体积分数不超过50%。


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