B-Ce復合微合金化對S31254超級奧氏體不銹鋼組織和力學性能的影響

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(太原理工大學 材料科學與工程學院， 山西 太原 030024)

超級奧氏體不銹鋼是一種高鎳、高鉻、高鉬的高合金不銹鋼，其中含6%Mo的S31254鋼和含7%Mo的S32654鋼是較為典型的代表[1]。超級奧氏體不銹鋼因其優異的耐蝕性能和較高的性價比，被廣泛應用于煙氣脫硫、造紙行業、海水淡化、地熱井管道等服役環境較為苛刻的領域[2-4]。

然而，因添加了過多的Cr、Mo等合金元素，導致S31254超級奧氏體不銹鋼在熱加工過程極易產生合金元素偏析行為，生成二次析出相，給材料的生產與加工帶來嚴重阻礙。近年來，已有研究表明可以通過元素微合金化的方式對不銹鋼中第二相進行調控，并提升材料的耐蝕、力學等性能。其中，B微合金化與Ce微合金化的探究備受學者們的青睞。崔一士等[5-8]研究表明，在超級奧氏體不銹鋼S31254中添加微量B可以調控有害相σ相在熱加工過程中的析出行為，Li等[9]采用密度泛函理論(DFT)，探究了B對Mo在晶界上偏析行為的影響，研究表明B原子相對Mo原子來講，更容易在晶界上發生偏析，并因此抑制了Mo向晶界位置的擴散，進而阻礙了σ相的形成。Wang等[10]發現，在S31254鋼中添加0.016%的Ce，改善了Mo和Cr的偏析行為，并對凝固過程中σ相的析出產生抑制作用，提高了S31254鋼的熱加工性能。

本研究中設計了不含B和Ce(S31254-0)、B微合金化(S31254-B)以及B-Ce復合微合金化(S31254-BCe)的3種成分的S31254鋼，探究B-Ce復合微合金化對S31254鋼中σ相的析出行為以及對微觀組織、力學性能的影響。

1 試驗材料及方法

1.1 材料和熱處理

本試驗中所采用的超級奧氏體不銹鋼S31254在真空感應爐中基于ASTM A312中的成分標準進行冶煉、熱軋，并在其中加入0.004%(質量分數，下同)的B和Ce。……