電接觸加熱固溶處理對(duì)核電用321管材顯微組織的影響

韓軍++沈大吉++薛晶晶

摘 要：本文研究了核電用321奧氏體不銹鋼管材在電接觸加熱固溶處理過程中顯微組織的演變過程。結(jié)果表明，電接觸加熱固溶處理過程中，顯微組織演變過程中回復(fù)階段發(fā)生在750℃～850℃之間，亞晶的形成發(fā)生在850℃～950℃之間，961℃時(shí)完成再結(jié)晶并且晶粒開始長(zhǎng)大，1116℃時(shí)晶粒度評(píng)級(jí)結(jié)果為6.5。

關(guān)鍵詞：電接觸加熱固溶；回復(fù)；再結(jié)晶；顯微組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.006

1 前言

321不銹鋼是Ni-Cr-Ti型奧氏體不銹鋼，與國(guó)產(chǎn)0Cr18Ni10Ti奧氏體不銹鋼相當(dāng)，其性能與304非常相似，穩(wěn)定化元素Ti的添加，使鋼中碳元素和鈦優(yōu)先形成TiC，消耗了Cr23C6形成所需的碳元素，有效的抑制了晶界Cr23C6型碳化物的析出，使得貧鉻區(qū)的鉻含量不低于保證耐腐蝕性的臨界量，從而減輕甚至避免了晶間腐蝕，解決了常規(guī)18-8型奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題[1-3]。

321不銹鋼中的Ti作為穩(wěn)定化元素存在，同時(shí)也是熱強(qiáng)鋼種，在高溫方面比316L要好的多。基于321所具有的優(yōu)異性能，因而選取了321不銹鋼管作為核電用管材之一。其熱處理工藝要求快冷，本文詳細(xì)介紹了電接觸加熱固溶處理過程中管材顯微組織的演變過程[4]。

2 實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)備及工藝

本文實(shí)驗(yàn)所用的321奧氏體不銹鋼管材原材料是采用真空感應(yīng)爐熔煉+電渣重熔法制得。其化學(xué)成分見表1。

試驗(yàn)材料選用尺寸為Ф6.2mm×0.50mm×2450mm冷軋無縫鋼管。

試驗(yàn)主要設(shè)備：電加熱固溶設(shè)備，Axiovert 40MAT金相顯微鏡。試樣熱處理工藝詳細(xì)見表2。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

如圖1所以，給出了核電用321奧氏體不銹鋼管材在電接觸解熱過程中不同階段的金相顯微組織照片。對(duì)比表2，其中圖1-（a）所示為原始試樣金相顯微組織，其顯微組織表現(xiàn)為形變形成的位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀結(jié)構(gòu)。圖1-（b）和圖1-（c）所示顯微組織表現(xiàn)為胞內(nèi)的位錯(cuò)重排列和對(duì)消，此階段處于金屬材料熱處理過程中的回復(fù)階段，是冷變形金屬退火時(shí)最早發(fā)生的變化過程，它包括不涉及大角度晶界遷動(dòng)的所有變化，點(diǎn)缺陷的消除、位錯(cuò)的對(duì)消和重新排列、多邊形化和亞晶形成等。圖1-（d）所示顯微組織表現(xiàn)為胞壁鋒銳化形成亞晶的階段，此時(shí)即再結(jié)晶開始階段。從顯微組織照片中可以看到，此時(shí)大部分區(qū)域已經(jīng)發(fā)生再結(jié)晶。圖1-（e）所示為再結(jié)晶基本完成的階段。圖1-（f）、圖1-（g）、圖1-（h）和圖1-（i）所示為亞晶的長(zhǎng)大過程，即由再結(jié)晶向晶粒長(zhǎng)大的過程。此過程中晶界會(huì)不斷的遷動(dòng)，遷動(dòng)的速率比較慢。晶界的遷動(dòng)引起晶粒間相互并吞，晶粒長(zhǎng)大，由于總體積不變，晶粒尺度增大會(huì)使晶粒數(shù)目減少，總的晶界面積也減少。減少的晶界能是這一階段的驅(qū)動(dòng)力。由于采用的是電接觸解熱固溶處理，圖1-（f）、圖1-（g）、圖1-（h）和圖1-（i）這四張顯微組照片中，是保溫時(shí)間和溫度升高雙重機(jī)制的作用，對(duì)比表3結(jié)果可知這一過程中晶粒長(zhǎng)大速度還是很快的。

4 結(jié)論

（1）揭示了核電用321奧氏體不銹鋼管材在電接觸加熱固溶處理過程中顯微組織的演變過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電接觸加熱固溶處理過程中，材料的回復(fù)階段發(fā)生在750℃～850℃之間，亞晶的形成發(fā)生在850℃～950℃之間，950℃時(shí)晶粒開始長(zhǎng)大；（2）掌握了電接觸加熱固溶處理對(duì)核電用321不銹鋼管材晶粒度的影響規(guī)律。結(jié)果表明1050的熱處理工藝可以獲得滿意的晶粒度結(jié)果；（3）在后續(xù)的生產(chǎn)過程繼續(xù)可以通過改變電接觸加熱固溶處理的時(shí)間，獲得所需要的晶粒度。

參考文獻(xiàn)：

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