電接觸加熱固溶處理對核電用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階段發生在750℃～850℃之間，亞晶的形成發生在850℃～950℃之間，961℃時完成再結晶并且晶粒開始長大，1116℃時晶粒度評級結果為6.5。

關鍵詞：電接觸加熱固溶；回復；再結晶；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，與國產0Cr18Ni10Ti奧氏體不銹鋼相當，其性能與304非常相似，穩定化元素Ti的添加，使鋼中碳元素和鈦優先形成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作為穩定化元素存在，同時也是熱強鋼種，在高溫方面比316L要好的多。基于321所具有的優異性能，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 實驗材料，設備及工藝

本文實驗所用的321奧氏體不銹鋼管材原材料是采用真空感應爐熔煉+電渣重熔法制得。其化學成分見表1。

試驗材料選用尺寸為Ф6.2mm×0.50mm×2450mm冷軋無縫鋼管。

試驗主要設備：電加熱固溶設備，Axiovert 40MAT金相顯微鏡。試樣熱處理工藝詳細見表2。

3 試驗結果與分析

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，其顯微組織表現為形變形成的位錯纏結和胞狀結構。圖1-（b）和圖1-（c）所示顯微組織表現為胞內的位錯重排列和對消，此階段處于金屬材料熱處理過程中的回復階段，是冷變形金屬退火時最早發生的變化過程，它包括不涉及大角度晶界遷動的所有變化，點缺陷的消除、位錯的對消和重新排列、多邊形化和亞晶形成等。圖1-（d）所示顯微組織表現為胞壁鋒銳化形成亞晶的階段，此時即再結晶開始階段。從顯微組織照片中可以看到，此時大部分區域已經發生再結晶。圖1-（e）所示為再結晶基本完成的階段。圖1-（f）、圖1-（g）、圖1-（h）和圖1-（i）所示為亞晶的長大過程，即由再結晶向晶粒長大的過程。此過程中晶界會不斷的遷動，遷動的速率比較慢。晶界的遷動引起晶粒間相互并吞，晶粒長大，由于總體積不變，晶粒尺度增大會使晶粒數目減少，總的晶界面積也減少。減少的晶界能是這一階段的驅動力。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，是保溫時間和溫度升高雙重機制的作用，對比表3結果可知這一過程中晶粒長大速度還是很快的。

4 結論

（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，實驗結果表明，電接觸加熱固溶處理過程中，材料的回復階段發生在750℃～850℃之間，亞晶的形成發生在850℃～950℃之間，950℃時晶粒開始長大；（2）掌握了電接觸加熱固溶處理對核電用321不銹鋼管材晶粒度的影響規律。結果表明1050的熱處理工藝可以獲得滿意的晶粒度結果；（3）在后續的生產過程繼續可以通過改變電接觸加熱固溶處理的時間，獲得所需要的晶粒度。

參考文獻：

[1]李紅宇，張錄強，劉楊等.冷變形對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（上）[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]劉建章.核電結構材料[M].北京：化學工業出版社，2009.

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

[5]余永寧.材料科學與工程基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.