1. Haiwen LUO , Xudong Fang. Characteristics of dynamic recrystallization during hot deformation for high nitrogen stainless steels. Materials Science Forum Vols. 715-716 (2012) pp 115-121本文主要研究了N(0.56%-1.08%)的高氮钢在900-1200℃时,经过应变率0.003-42/s热变形过程的动态再结晶。
研究表明流变应力可以随着N含量的增加而显著增加,在900-1200℃,经过0.1-42/s的应变速率下的变形,流变曲线中出现了单峰,此峰表明在变形过程中动态再结晶的发生。
峰值应变随着N含量的增加而降低,表明高的氮含量促进动态再结晶发生。
热模拟工艺:加热到1200℃保温600s,然后以3℃/s降温到变形温度。
保温30s后按设计应变速率变形,变形完成后水淬处理。
变形过程中真应变达到0.9,样品尺寸为φ8*12mm。
水韧后的微结构利用OM、EBSD、TEM观察。
在高温下,观察到了连续动态再结晶,在低温下,观察到了项链结构的部分再结晶。
这篇文章研究了对于HNSS在热变形过程中和变形后的热回复机制,这对于设计HNSS的热轧过程非常有用。
文中还分析了N强化材料的各种假设。
结论:A 在不同的应变率和温度条件下,流变曲线中的典型单峰特性表明了变形过程中动态再结晶的起始点。
B 完全再结晶只能发生在高的变形温度,高的应变率导致更多的晶粒再结晶。
在高温低应变率下,可观察到发生连续动态再结晶,在低的变形温度下可以观察到项链结构的部分再结晶微结构。
C 实验结果表明,变形后的软化、动态再结晶后meta-dynamic或者静态再结晶,在高应变率的HNSS实际工业轧制中很容易出现。
2. C.M. Hong, J. Shi. Effects of hot-working parameters on microstructural evolution of high nitrogen austenitic stainless steel. Materials and Design 32 (2011) 3711–3717本文主要研究了在不同等温压缩的变形条件下,HNASS的微结构变化。
特别研究了不同的微观硬度和它与晶粒尺寸的关系。
结果揭示了在整个温度范围内的两种强化机制。
在950-1150℃时,晶粒细化起主要作用,在温度低于900℃时,没有再结晶发生,亚结构(位错和孪晶)起主要强化作用。
进一步研究,强烈影响材料韧性的晶界碳化物的析出峰值在850℃出现。
就此设计出了一个既能得到高强度又能得到高韧性的加工方法。
主要成分:0.11C–21.4Cr–15.8Mn–1.8Ni–0.65 N (wt.%).加工工艺:以50℃/s加热到1200℃保温240s,后以5℃/s降温到变形温度,变形完成后水淬处理。
热压缩在800-1150℃下,以应变率为10/s变形到不同的工程应变(15%、30%、60%)。
样品尺寸为φ8*12mm实验仪器:OM、TEM、Microhardness结论:随着应变的增加和变形温度的降低,材料的显微硬度增加。
动态再结晶在900℃发生,破坏韧性的晶界碳化物析出温度峰值是在850℃。
在950-1150℃变形时,晶粒细化有助于提高显微硬度。
显微硬度和平均晶粒尺寸的关系是H = 247.93 + 6.50d-0.5。
当在800℃变形时,高密度位错和孪晶的出现导致了更高的显微硬度。
通过实验得到了一个获得强韧性材料的方法:在950-1100℃大变形热轧,在950-750℃内加快冷却速度,然后在750℃以下中变形温轧。
3. LANG Yu-ping. ZHOU Yon. RONG Fan. Hot Working of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel. JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH, INTERNMIONAL. 2010, 17(10): 45-49, 67摘要:通过热轧和Gleeble模拟研究了高氮奥氏体不锈钢。
结果表明在热加工过程中HANSS发生动态回复和动态再结晶,在不同的条件下,在流变曲线中它们都有界限分明的峰值应力。
在950-1050℃的热轧过程中,测试材料不发生再结晶现象直到变形率到达40%。
动态再结晶显著的影响材料的强度和塑性,测试材料得到了良好的强度和塑性。
根据θ-σ(应变强化率—静态应力)曲线,得到了动态再结晶临界应变。
同样得到了材料的热加工方程和激活能。
主要成分:22.58-Cr 14.94-Mn 0.56-N 0.14-C 0.48-Si 0.42-Ni试验工艺:将试样在1150℃保温90min,分别冷却到950、1000、1050℃,后分别进行20%、40%、60%的热轧变形,然后空冷至室温。
在Gleeble模拟实验中,将试样加热到1200℃保温10min,然后以10℃/s的速度冷却到900-1200℃的测试温度,然后在测试温度保温20s,以0.001-10/s的恒定应变率压缩到最大变形量60%。
变形完成后立即淬火。
4、E. Erisir, U. Prahl, W. Bleck. Effect of precipitation on hot formability of high nitrogen steels. Materials Science and Engineering A528 (2010) 519–525.摘要:这篇文章通过沉淀建模和实验模拟,研究了HNSs在热变形中的沉淀对热变形的影响。
文章研究了HNSs中的1.4501、1.4882、1.4452和奥氏体钢中的1.4301。
在建模过程中,利用相图计算沉淀特性和相转变,利用SEM/EDX分析沉淀相。
为了研究热成型性,热拉测试的变形温度定在了900-1300℃。
变形温度对裂纹敏感性的影响是通过压缩测试得到的。
讨论了碳化物和氮化物对HNSs 的热成型性的影响。
化学成分:试验工艺:1、沉淀的研究,先利用相图计算预测相平衡。
利用均匀化退火研究沉淀和相转变。
试样在1000、1100、1200℃保温15min然后分别以200k/s和0.003k/s冷却。
然后利用OM观察金相,利用SEM和EDX第二相粒子形貌和分析化学成分。
利用区域分析软件分析含量相体积分数。
2、热成型性,利用Gleeble 在应变率为1/s下,从900-1300℃分别进行热拉和热压试验。
试样尺寸如下:试样在5%N2和95%CO2混合气体中经过1150℃保温2h后炉冷预回火。
a、拉伸试验:以5K/s升到1250℃保温15min均匀化退火。
以50K/s速度冷却到变形温度进行应变率为1/s的拉伸试验。
得到收缩区域与温度间的函数,确定热成型性。
拉伸断面用SEM研究。
b、压缩试样:利用带领样本可以确定锻造窗口(forging window),因为它的裂纹定位敏感性可以很快的定位裂纹。
最初始的变形度是通过拉伸试验确定的,然后在不能出现裂纹的变形度前提下进行压缩。
结论:拉伸测试的热延展性曲线表明热成型性可鉴别1.4882和1.4452。
锻造的作用普遍认为是关于强化相经过加热到变形温度后溶解。
然而1.4882为了增加N含量而加入2wt.%的Nb的,却导致形成了几乎不可溶的M(C,N),使得延展性降低。
1.4452的热延性主要决定于热变形中M2N的析出和晶粒粗化。
M2N 作为氮化物珠光体在1100℃以下析出。
Forging window是通过观察经过热压缩的裂纹形成得到的。
热压缩的结果和热拉伸的结果相一致。
1.4501和1.4882、1.4452相比可段性更广泛。
5、E. Erişir, U. Prahl, W. Bleck. Hot Deformation Simulation of High Nitrogen Valve Steel. 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey摘要:研究了高氮X50CrMnNiNbN21-9气门钢微结构在热变形过程中的影响。
相转变和沉淀通过建立热力学模型和实验的显微组织观察研究。
在900-1300℃利用热拉和热压试验模拟热变形。
热拉测试决定高温性能,通过热压试验来研究热变形过程中温度对裂纹敏感性的影响。
结果表明热成型性取决于原始和二次的碳化物和氮化物沉淀。
实验材料:试验工艺:利用Thermo-calc中TCFE5数据库模拟预测不同温度的相平衡得到下图:材料首先经过预退火,在1150℃下,5%N2和95%C2O混合气体中保温2h后炉冷。
显微组织分析:在DIL805淬火/变形热膨胀仪相变仪上进行均匀化退火,从而研究沉淀和相转变。
样品尺寸为Φ5*10mm,分别在1000、1100、1200℃下保温15min 然后分别在冷却率200K/s下淬火、0.003K/s下缓冷。
用Beraha II和V2A处理金相,用SEM和EDS研究析出相和成分。
通过热拉试验确定断后收缩率与温度的函数关系,热压试验确定锻造范围ψ=ln (h0/h)h0为原始长度,h为压后长度。
结论:Thermocalc的相平衡和退火实验表明可能形成不同的碳氮化物析出,原始的M(C,N)颗粒具有高的热力学稳定性,直到1200℃退火才能溶解,发现了M23C6和M2N第二相以团簇的形式存在,并且在1200℃也不稳定。
在变形温度下微结构中出现了碳化物和氮化物,σ相没有观察到可能是由于过长的平衡条件。
再热压试验中,在1100-1300℃断后收缩率和最大载荷几乎是0。
在900-1300℃热压试验得到最大变形度为0.27的坏结果。
6、Tae-Ho Lee, Eunjoo Shin. Correlation between stacking fault energy and deformation microstructure in high-interstitial-alloyed austenitic steels. Acta Materialia 58 (2010) 3173–3186. 摘要:研究了高间隙原子合金的奥氏体Fe-18Cr-10Mn-(N、N+C)中堆垛层错SFE和变形微结构的关系。
由于间隙元素含量提高,变形微结构的变化顺序为应变诱发马氏体变形、马氏体和孪晶的混合组织和最后的变形孪晶。
利用中子衍射研究材料的变形微结构。
文中总结出了多种高氮奥氏体不锈钢的层错能。