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轧制温度对高铝310S不锈钢管力学性能和高温抗氧化性能的影响及其机理


在不锈钢管中加入铝,可以形成附着力好的反扩散氧化物Al2O3,大大提高了钢的抗氧化能力。铝的加入使钢颗粒细化。它干扰基体中其他元素的扩散,原子大小的不同引起原子间结合力的变化,晶格的扭曲,强度的增加,从而产生固溶强化作用。添加铝元素时,会出现铁素体相,铁素体含量随着铝含量的增加而大大增加。不锈钢管的范围和强度不仅与元素的含量和种类有关,还与轧制工艺的工艺参数密切相关。不锈钢的导热系数适中,可能因快速加热和轧制而开裂。奥氏体不锈钢在高温下具有较大的变形抗力,所以如果加热温度不合适,轧制延展性会下降。加热不仅要保证燃烧均匀,还要防止过热。奥氏体钢在高温下会产生两相晶粒,如果轧制温度过高,两相晶粒增多,在此温度轧制时,塑性降低,容易产生边缘裂纹和表面缺陷。奥氏体钢在轧制过程中会产生碳化物和其他一些元素析出物,也会产生加工应力;在加热过程中,碳化物和二次相颗粒分解并溶解到奥氏体基体中,将加工过程中产生的应力释放出来,再结晶过程也会发生。轧制加热温度过高,晶粒长大趋势增大,晶粒变粗,塑性降低。轧制温度过高,会使钢材表面形成一层厚厚的氧化膜,如果在轧制过程中不剥落,将严重影响钢材表面质量。本章系统探讨了镀铝310S不锈钢管在各种轧制温度下的性能。

实验程序

试验合金的热轧

根据2.1 节中的合金熔炼、轧制和固溶处理方法制备合金样品。然后研究了不同轧制温度对材料性能的影响,首先,选择具有良好性能的1.5wt%、2wt%和3wt%铝的合金,用线切割成70mm75mm5mm的轧制样品。然后将样品在1100C、1150C 和1200C 下轧制。对轧制样品进行固溶处理(1150+30分钟水冷),最后测试样品的性能。

测试合金的性能测试

1100、1150、1200轧制310S不锈钢管维氏硬度试验同2.1.2节,1100、1150、1200轧制310S不锈钢管室温拉伸性能,高温抗氧化性试验采用与2.1.2节相同的试验方法,计算各合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率和高温氧化率。

实验结果

如图3.1-3.3 为不同轧制温度下轧制板材的宏观图片。轧制温度为1100时,三种变形合金表面基本光滑,无明显裂纹。当轧制温度升高到1150时,合金板表面的成形性明显变差,表面出现多条横向和纵向裂纹,板边出现裂纹。当轧制温度升至1200时,板表面出现许多裂纹,但边缘裂纹已消除。从宏观上看,材料的最佳成形性是在轧制温度为1100时。

机械性能

图3.4 显示了310S 奥氏体不锈钢管在50% 应变、各种铝含量和各种轧制温度下的维氏硬度。从图中可以看出,随着轧制温度的升高,维氏硬度基本没有变化。可见,轧制温度对合金的硬度影响不大。图3.5为310S奥氏体不锈钢管在室温、不同铝含量、不同轧制温度下50%应变的工程应力-应变曲线,从图中可以看出合金在不同轧制温度下发展。更大的塑性变形。轧制温度为1200的合金塑性和强度最好,轧制温度为1100的合金比轧制温度为1150的合金强度高,塑性低。轧制温度1150C。


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