軋制溫度對高鋁310S不銹鋼管力學性能和高溫抗氧化性能的影響及其機理

在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)入鋁(lv)，可以形(xing)成附著力(li)好的(de)(de)(de)反擴散(san)氧化(hua)物Al2O3，大(da)大(da)提高了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)抗氧化(hua)能力(li)。鋁(lv)的(de)(de)(de)加(jia)入使(shi)鋼(gang)(gang)顆粒(li)細化(hua)。它干擾(rao)基體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)其他元素(su)(su)的(de)(de)(de)擴散(san)，原子大(da)小的(de)(de)(de)不同引起原子間結(jie)合力(li)的(de)(de)(de)變化(hua)，晶(jing)(jing)格的(de)(de)(de)扭曲，強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)，從而(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)固溶(rong)(rong)強(qiang)化(hua)作用(yong)。添加(jia)鋁(lv)元素(su)(su)時(shi)，會(hui)(hui)出現(xian)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)含量隨著鋁(lv)含量的(de)(de)(de)增加(jia)而(er)大(da)大(da)增加(jia)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)范圍和(he)(he)強(qiang)度(du)不僅與元素(su)(su)的(de)(de)(de)含量和(he)(he)種類有(you)關，還與軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)工藝的(de)(de)(de)工藝參數密切相(xiang)關。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)導熱系數適中(zhong)(zhong)(zhong)，可能因快速加(jia)熱和(he)(he)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)而(er)開裂。奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在高溫(wen)下(xia)具有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)變形(xing)抗力(li)，所以如果(guo)加(jia)熱溫(wen)度(du)不合適，軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)延展性(xing)(xing)會(hui)(hui)下(xia)降(jiang)。加(jia)熱不僅要保證燃燒均勻，還要防止過(guo)熱。奧(ao)氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)在高溫(wen)下(xia)會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)兩(liang)相(xiang)晶(jing)(jing)粒(li)，如果(guo)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)度(du)過(guo)高，兩(liang)相(xiang)晶(jing)(jing)粒(li)增多(duo)，在此溫(wen)度(du)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)，塑性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)，容易產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)邊緣裂紋和(he)(he)表面缺陷。奧(ao)氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)碳化(hua)物和(he)(he)其他一(yi)些元素(su)(su)析出物，也會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)加(jia)工應力(li)；在加(jia)熱過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，碳化(hua)物和(he)(he)二次相(xiang)顆粒(li)分解并溶(rong)(rong)解到(dao)奧(ao)氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)，將加(jia)工過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)應力(li)釋放出來，再結(jie)晶(jing)(jing)過(guo)程(cheng)也會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)。軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)加(jia)熱溫(wen)度(du)過(guo)高，晶(jing)(jing)粒(li)長大(da)趨勢(shi)增大(da)，晶(jing)(jing)粒(li)變粗，塑性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)。軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)度(du)過(guo)高，會(hui)(hui)使(shi)鋼(gang)(gang)材表面形(xing)成一(yi)層厚厚的(de)(de)(de)氧化(hua)膜(mo)，如果(guo)在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)不剝落，將嚴重影響鋼(gang)(gang)材表面質量。本章(zhang)系統探討了(le)鍍鋁(lv)310S不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)在各(ge)種軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能。

實驗程序

試驗合金的熱軋

根據2.1 節中的(de)合金(jin)熔(rong)煉、軋制和(he)固(gu)溶處理(li)方法制備(bei)合金(jin)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)(pin)(pin)。然后研究(jiu)了不同(tong)軋制溫度對材料性(xing)能的(de)影響，首先，選擇具有良好性(xing)能的(de)1.5wt%、2wt%和(he)3wt%鋁的(de)合金(jin)，用線切割(ge)成(cheng)70mm75mm5mm的(de)軋制樣(yang)(yang)品(pin)(pin)(pin)(pin)。然后將樣(yang)(yang)品(pin)(pin)(pin)(pin)在(zai)1100C、1150C 和(he)1200C 下(xia)軋制。對軋制樣(yang)(yang)品(pin)(pin)(pin)(pin)進行(xing)固(gu)溶處理(li)（1150+30分(fen)鐘水(shui)冷），最后測試樣(yang)(yang)品(pin)(pin)(pin)(pin)的(de)性(xing)能。

測試合金的性能測試

1100、1150、1200軋制310S不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管維氏(shi)硬(ying)度(du)試(shi)驗(yan)同2.1.2節，1100、1150、1200軋制310S不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管室溫(wen)拉伸性(xing)能，高溫(wen)抗(kang)氧化性(xing)試(shi)驗(yan)采用(yong)與2.1.2節相同的(de)試(shi)驗(yan)方法，計(ji)算各合金的(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)、抗(kang)拉強(qiang)度(du)、延伸率和(he)高溫(wen)氧化率。

實驗結果

如(ru)圖3.1-3.3 為不同軋(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)(wen)度(du)下軋(ya)制(zhi)(zhi)板(ban)材的宏觀圖片。軋(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)(wen)度(du)為1100時，三種變(bian)形合金表面(mian)(mian)(mian)基本光(guang)滑，無(wu)明(ming)顯裂(lie)(lie)紋(wen)。當(dang)軋(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高到1150時，合金板(ban)表面(mian)(mian)(mian)的成(cheng)形性(xing)明(ming)顯變(bian)差，表面(mian)(mian)(mian)出現多(duo)條(tiao)橫向和縱向裂(lie)(lie)紋(wen)，板(ban)邊出現裂(lie)(lie)紋(wen)。當(dang)軋(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)至1200時，板(ban)表面(mian)(mian)(mian)出現許(xu)多(duo)裂(lie)(lie)紋(wen)，但邊緣裂(lie)(lie)紋(wen)已消除。從宏觀上看，材料的最佳成(cheng)形性(xing)是在軋(ya)制(zhi)(zhi)溫(wen)(wen)度(du)為1100時。

機械性能

圖(tu)3.4 顯(xian)示了310S 奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼管在(zai)(zai)50% 應變(bian)、各(ge)種(zhong)(zhong)鋁含量和各(ge)種(zhong)(zhong)軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)下的(de)(de)維氏(shi)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)。從圖(tu)中(zhong)可以看出，隨著軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)升(sheng)高(gao)，維氏(shi)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)基本沒有變(bian)化。可見，軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)對(dui)合金(jin)的(de)(de)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)影響不大(da)。圖(tu)3.5為310S奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼管在(zai)(zai)室溫、不同鋁含量、不同軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)下50%應變(bian)的(de)(de)工程應力-應變(bian)曲線(xian)，從圖(tu)中(zhong)可以看出合金(jin)在(zai)(zai)不同軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)下發展。更大(da)的(de)(de)塑性(xing)變(bian)形。軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)為1200的(de)(de)合金(jin)塑性(xing)和強度(du)(du)(du)(du)(du)(du)最好，軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)為1100的(de)(de)合金(jin)比軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)為1150的(de)(de)合金(jin)強度(du)(du)(du)(du)(du)(du)高(gao)，塑性(xing)低。軋(ya)制(zhi)溫度(du)(du)(du)(du)(du)(du)1150C。