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。

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。

回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为影响研究近年来，随着工业技术的不断发展，奥氏体不锈钢的应用范围越来越广泛。

然而，在一些特殊环境下，奥氏体不锈钢仍然存在着一些问题，例如低温下易发生渗氮行为，导致材料性能下降。

因此，回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响进行研究是十分重要的。

首先，再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响需要从晶界能量、晶界迁移、晶界对渗氮扩散的影响等角度进行分析。

研究表明，再结晶可以使不锈钢晶界能量减小，从而减弱晶界对渗氮扩散的阻碍，有利于降低不锈钢的渗氮倾向性。

此外，再结晶还能促进不锈钢晶界的迁移，增强了晶界的连续性，进一步提高了材料的抗渗氮能力。

其次，再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响还涉及到晶粒尺寸的变化。

研究发现，再结晶可以使不锈钢晶粒尺寸变大，增加晶格缺陷的数量，从而提高了材料的渗氮速率。

此外，晶界能量的变化也会影响晶粒的生长速率和渗氮行为。

因此，通过控制再结晶工艺参数，可以调控晶粒尺寸的变化，进而影响奥氏体不锈钢的低温渗氮行为。

此外，回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响还与材料中的合金元素含量有关。

例如，添加Ti、Nb等稳定化元素可以有效抑制不锈钢的再结晶过程，从而降低材料的渗氮倾向性。

此外，合适的合金元素含量还能够改变晶格缺陷的类型和数量，进而影响不锈钢的渗氮速率和抗渗氮能力。

综上所述，回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响是十分复杂的。

再结晶可以降低晶界能量、增强晶界的连续性，从而有利于减弱不锈钢的渗氮倾向性。

再结晶还会导致晶粒尺寸的变化，影响不锈钢的渗氮速率。

此外，合金元素的添加也会对再结晶和渗氮行为产生影响。

因此，进一步深入研究回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮行为的影响将有助于开发出更加耐渗氮的不锈钢材料，满足工业应用的需求。

针对316LN 不锈钢动态再结晶模型的DEFORM 二次开发鲍梅玲;刘建生;段兴旺【摘要】According to the known dynamic recrystallization model of 316LN stainless steel, the secondary devel-opment about the microstructure part of the DEFORM numerical simulation software has been made , which can predict the volume fraction and the average grain size of dynamic recrystallization microstructure of 316LN steel in the thermo-plastic deformation process .Moreover, the coupling analysis functionality of the finite element deformation-heat trans-fer-microstructure evolution in the thermoplastic deformation process has been enhanced .Finally the simulation results matches the experimental results very well , which illustrates the second development is successful .And the results lay the theoretical foundation for the optimization and control of the forging microstructure .%根据已知的316LN不锈钢的动态再结晶模型，对DEFORM数值模拟软件的微观组织部分进行了二次开发，预测316LN热塑性变形过程中动态再结晶组织的体积分数和晶粒平均尺寸的变化过程，使热塑性变形过程的有限元变形-传热-组织演化耦合分析功能得到了增强。