铌钛复合超纯430铁素体不锈钢的工艺研究

论文摘要

我国不锈钢产品结构中含镍奥氏体不锈钢比例很高,严重的镍资源紧缺制约着我国不锈钢的生产与应用,调整我国不锈钢产品结构,推广使用高性能铁素体不锈钢已成为我国经济可持续发展过程中必须解决的问题。日本、韩国的铁素体不锈钢生产比例目前已达到40%。专家预测,2012年日本的铁素体不锈钢生产比例将达到70%。本文以超纯430不锈钢为基础,研究了铌钛添加量对凝固组织等轴晶比例的影响,选取典型钢种进行了轧制实验,优化各个工序流程,得到最佳的成型性能,并对整个工序过程的织构演变进行了分析。论文主要包括：（1）本实验所有成分钢为纯铁素体组织,高温不存在双相区。随着钢中铌、钛和碳含量的增加,凝固组织的等轴晶比例逐渐增大。Thermo-calc软件计算,液相中开始析出TiN,其析出量决定了最终等轴晶的比例,并通过固溶度积判定了第二相的析出顺序。SEM分析发现晶内和晶界存在规则形状的金黄色析出物TiN,析出尺寸约3μm。（2）选取3号（Nb=0.29%,Ti=0.09%）和4号（Nb=0.40%,Ti=0.07%）为试验钢,变化热轧终轧温度（940℃和890℃）,研究最终冷轧板的成型性能。3号钢的平均塑性应变比要好于4号钢；终轧温度为940℃的钢平均塑性应变比要好于终轧温度为890℃的钢；不同冷轧压下率表明,压下率为80%时,平均塑性应变比达到最大1.46,各向异性较小（Δr=-0.14）,杯突值9.8mm,极限深冲比2.1。（3）针对试验钢采用罩式退火不能完全再结晶,通过连续退火确立了最佳工艺制度：在3号钢中,终轧温度940℃的热连退制度为1050℃、保温6min,终轧温度890℃的热连退制度为1000℃、保温9min；4号钢为1050℃、保温6min。（4）对热轧终轧温度为940℃的3号钢热轧、热轧罩退、冷轧和冷轧退火的各个工序进行织构检测,热轧和冷轧后形成强烈的α纤维织构,热轧罩式退火后α织构强度略微降低；经冷轧退火后形成典型的（334）[483]型织构。（5）对终轧温度为940℃的3号钢的热轧连续退火过程进行了织构检测,发现退火温度为950℃时,热轧后形成的强烈α纤维织构强度没有下降,而后随着退火温度的升高和时间的延长,α织构逐渐减弱,当退火温度为1050℃时退火完全,其α织构强度远远低于罩式退火后α织构的强度,并有一定强度的γ织构出现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 铁素体不锈钢的发展
• 1.1.1 传统铁素体不锈钢概述
• 1.1.2 现代铁素体不锈钢的发展
• 1.2 铁素体不锈钢中稳定化元素的作用
• 1.2.1 钛
• 1.2.2 铌
• 1.2.3 铌钛双稳定
• 1.3 影响铁素体不锈钢成型性的因素
• 1.3.1 合金元素的作用
• 1.3.2 凝固组织的作用
• 1.3.3 热轧及热轧退火的影响
• 1.3.4 冷轧及冷轧退火的影响
• 1.4 本课题的研究背景和内容
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 本文研究内容
• 第2章 铌钛合金化对430不锈钢凝固组织及析出物的影响规律
• 2.1 实验材料和方法
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 铸锭的凝固组织
• 2.2.2 柱状晶和等轴晶的成分
• 2.2.3 Thermo-calc计算析出相
• 2.2.4 SEM分析析出相成分
• 2.3 小结
• 第3章 轧制和热处理工艺对成品板成型性的影响及机理研究
• 3.1 实验材料和方案
• 3.1.1 化学成分
• 3.1.2 实验方案
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 热轧态试样的金相组织
• 3.2.2 热轧罩式退火及力学性能比较
• 3.2.3 冷轧及冷轧退火
• 3.2.4 织构的演变
• 3.3 小结
• 第4章 热轧退火制度的优化及退火过程中织构的演变规律
• 4.1 实验材料及方法
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 连续退火工艺制度的确定
• 4.2.2 热轧连续退火中织构的演变
• 4.3 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的文章