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(guò)程中顯微組織的演變過(guò)程。結(jié)果表明，電接觸加熱固溶處理過(guò)程中，顯微組織演變過(guò)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(kāi)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(wèn)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(guò)程中管材顯微組織的演變過(guò)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(jiàn)表1。

試驗(yàn)材料選用尺寸為Ф6.2mm×0.50mm×2450mm冷軋無(wú)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)程，即由再結(jié)晶向晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程。此過(guò)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(guò)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(guò)程中顯微組織的演變過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電接觸加熱固溶處理過(guò)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(kāi)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(mǎn)意的晶粒度結(jié)果；（3）在后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程繼續(xù)可以通過(guò)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)：

[1]李紅宇，張錄強(qiáng)，劉楊等.冷變形對(duì)0Cr8Ni10Ti不銹鋼管拉伸性能的影響[J].金屬熱處理，2014，39（03）：69-71.

[2]劉爾華，韓冬生.不銹鋼資料手冊(cè)（上）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]劉建章.核電結(jié)構(gòu)材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4]楊志春，申鵬等.固溶時(shí)間對(duì)321奧氏體不銹鋼組織和性能的影響[J].熱處理技術(shù)與裝備.

[5]余永寧.材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.