904L超級奧氏體不銹鋼試制開發與性能試驗
904L(015Cr21Ni26Mo5Cu2)是一種超低碳高鉻鎳鉬不銹鋼,也是超級奧氏體不銹鋼的典型代表,其耐蝕性遠優于傳統的304、316L奧氏體不銹鋼,是常規不銹鋼壽命多倍。904L具有良好抗晶間腐蝕、抗點腐蝕、抗縫隙腐蝕以及高抗應力腐蝕的能力,常用于強腐蝕環境中,主要用于制作石油、化工、環保、造紙等行業中長期在苛刻環境下運行的關鍵設備。

1.1冶煉試驗
表2為冶煉后鑄坯最終成份,從冶煉后成分可計算出,鉻當量Creq%Cr+%Mo+1.5%Si+0.5%Nb25.6,鎳當量Nieq%Ni+30%(C+N)+0.5%Mn27.0,Creq/Nieq0.95,冶煉達到目標成份要求。根據奧氏體不銹鋼凝固模式,結合Creq25.8%時的Fe-Cr-Ni合金相圖(圖1),在此成份下其凝固模式應屬于典型的A凝固模式:LL+,鑄坯質量較好。對澆鑄后的鑄坯切樣,鑄坯內部未發現縮孔、夾雜、微裂紋等缺陷,和理論結果一致。
圖125.8%Cr時的Fe-Ni-Cr相圖
軋制試驗在450中試軋制試驗機上進行,試驗坯尺寸為45mm110mm175mm,要求試驗坯入爐溫度850℃,然后加熱至1260℃后保溫1h,開軋溫度≥1080℃,終軋溫度≥850℃,采用11道次軋制,總壓下率93%,最大道次壓下率34%。實際軋制過程中軋制力及軋制溫度如圖2所示,從圖中可看出,軋制過程中4-6道次軋制力最大,約為1300-1400KN,開軋溫度1160℃,終軋溫度710℃,未能滿足不低于850℃終軋溫度要求;軋制后,鋼板邊部除有輕微裂紋外,其余表面質量良好,在第二次試驗軋制過程中,進一步優化了軋制工藝,減少了軋制道次,提高了軋制速度,軋制后鋼板邊部裂紋較第一次有了一定的減少。通過此兩次軋制實驗總結可知,在后續軋制試驗過程中可進一步減少軋制道次,提高道次壓下率,減小軋制過程中溫降,提高終軋溫度。
對澆注后的鑄坯切樣進行了低倍組織觀察和夾雜物分析,同時對熱軋后鋼板進行了不同溫度下的固溶實驗和金相組織及性能檢測。
將904L鑄坯沿厚度方向剖開、打磨、拋光,然后采用鹽酸溶液侵蝕拋光面,觀察板坯的低倍組織,如圖3所示。從圖中可以看出,鑄坯柱狀晶區發達、粗大,呈現出具有同一方向性的連續柱狀枝晶結構,比例大約有90%以上,占比較大,而表面的細晶區和心部的等軸晶區較少,范圍較窄;對鑄坯取樣成分分析基本同表2所示,證實成分分布均勻,未發現偏析現象。圖4為鑄坯中的夾雜物數量及分布,夾雜物尺寸較小、基本在5-10m,且數量較少。
2.2鋼板固溶處理實驗結果
圖5904L熱軋板不同溫度下的性能(a,強度;b,延伸率;c,HV)
圖6為1120℃固溶處理后904L板的顯微組織,從圖可知,經固溶處理后晶界處的高溫析出相已基本溶解固溶于奧氏體基體中,組織基本全為等軸晶的單一奧氏體組織,有少量孿晶組織出現,但未出現明顯的條帶狀及第二相組織,晶粒均勻,晶粒尺寸在40-50m之間,晶粒度為5-6級。
1)通過對904L中試試驗的冶煉和軋制,形成了冶煉過程中脫碳、吹氣、溫度控制等相關制度和工藝,對中試試驗爐脫C效果,底吹N量控制和熱加工工藝有了初步了解和掌握。
3)904L合金元素Cr、Mo、N含量高,熱加工過程中變形抗力大,合理控制開軋和終軋溫度,能較好預防和減少軋制后鋼板開裂。

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