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304不锈钢管具有良好的冷、热加工性能,可采用通用的各种冷、热加工工艺生产锻材、棒材、线材、板材、带材和丝材等冶金产品,热加工温度范围为900~1180℃。冷加工较易,无特殊困难,由于两种钢易于冷加硬化,当冷变形量过大时,须进行中间退火处理,以利于进一步加工。 304不锈钢管的固溶处理温度为1080~1100℃,冷却方式为水冷或空冷。冷加工中间退火温度多在850~970℃,保温一定时间后水冷。经固溶处理后钢的组织为奥氏体组织,有时也存在少量铁素体。 304不锈钢管抑制焊接时的碳化物析出,可采用通用的方法进行焊接。手工电弧焊,含碳0.04%~0.06%的薄截面尺寸的304不锈钢可采用奥002焊条,焊后可不产生晶间腐蚀倾向,对于厚截面尺,要保持焊后的耐晶间腐蚀性能,需进行焊后热处理,若不热处理,应改为304L不锈钢或稳定型奥氏体不锈钢。 304不锈钢钢管在应用过程中,常常用于冷成型操作。其冷成型性能是衡量能否顺利成型和成品率高低的重要技术指标。影响304不锈钢的冷成型因素较多,也很复杂。就其金属学因素来讲主要是钢的成分,即铬当量和镍当量之比,其常规拉伸性能中的延伸率是一个重要的表征指标。为了获得良好的冷成型性能,应控制钢中的铬当量和镍当量的比值处于一个适当的范围。 食品用设备,一般化工设备,原子能工业用装置部件等,均被广泛应用。适于深冲件和输酸管道、容器等。车辆、汽车零件盒家用器具也都采用该钢种。它是奥氏体不锈钢中生产和用量较多的钢,用于生产薄壁件、输酸管道及结构件等。也经常作焊接铬镍不锈钢和不锈钢的芯材,非磁性部件以及低温环境下使用的部件等。
316LN不锈钢管的动态再结晶行为与晶粒细化 低层错能的金属材料在热塑性变形过程中,动态再结晶是其主要的软化机制。316LN不锈钢管为典型低层错能钢,在再结晶温度线以上可以发生动态再结晶。动态再结晶是以无畸变的晶核生成、长大形成再结晶晶粒代替含有高位错密度的形变晶粒的过程,在消除大量位错的同时可以达到细化晶粒的目的。图1a为1100℃时,316LN不锈钢管原始试样显微组织;图1b为1100℃、应变速率为0.01s-1时,316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的试样显微组织。 核电主管道锻造时应变速率可达0.01s-1量级。热力学模拟实验[6]得到了316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的规律,即随着真实应变的增加,流动应力趋于稳态,其临界的真实应变值为稳态应变εs。根据实验结果,稳态应变εs和Z参数之间存在以下关系:εs=0.153Z0.044。其中,Z为Zener-Hollomon参数,即温度补偿应变速率因子。316LN不锈钢管发生动态再结晶后的晶粒尺寸dDRX与Z参数之间的关系为dDRX=6.108×106Z-0.392。根据以上公式,可以计算获得316LN不锈钢管在应变速率为0.01s-1条件下,各个温度的稳态应变εs以及晶粒尺寸dDRX,如表1中所示。 ASTM4级的晶粒大小大约为80μm,因此在锻造的过程中,如果能保证每个温度条件下,316LN不锈钢管的真实应变大于稳态应变,则锻造后的晶粒尺寸可以达到ASTM4级或更细。在锻造的过程中,锻件温度是逐渐降低的。本文通过热力学模拟实验[7],研究了316LN不锈钢管多道次变形条件下的动态再结晶行为。图2中为316LN不锈钢管在不同变形温度梯度、应变速率为0.01s-1条件下的双道次变形试样显微组织。其中:T1,T2,ε1和ε2分别为第1、2道次的变形温度和应变量。用截线法计算得到其晶粒尺寸分别为(a)50.5μm和(b)23.8μm,满足晶粒度要求。因此,在1050~1200℃的高温区,在锻造条件允许的情况下,增大316LN不锈钢管锻造时的变形量,有利于保证动态再结晶的充分发生和晶粒细化。
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