微量稀土在双相不锈钢热加工过程中的作用机理研究

双相不锈钢中铁素体和奥氏体两相结构不同，热变形时两相软化机制的差异及杂质元素在相界（晶界）偏聚引起相界（晶界）结合力的降低，均导致了双相不锈钢的热塑性差，在热加工过程中极易出现严重的边部和表面裂纹缺陷，造成成材率低，且已成为目前制约我国双相不锈钢板带生产的瓶颈。本课题组前期研究工作发现适量稀土可明显改善双相不锈钢热加工性能，本申请以应用广泛的2205（00Cr22Ni5Mo3N）为研究对象，在借助热模拟方法优化出最佳稀土含量及最佳热加工参数的基础上，结合材料微观结构分析技术，重点从稀土微合金化角度通过研究稀土对相界（晶界）的影响及机理；研究稀土对Cr、Ni、Mo等主要合金元素在双相不锈钢两相中的再分配规律及对两相形态、动态软化过程及变形协调能力的影响及机理，多层次揭示微量稀土改善双相不锈钢热加工性能的作用机理。研究成果对指导我国特色资源稀土在双相不锈钢中的应用具有重要的理论指导意义。

本课题针对热变形过程中容易开裂的双相不锈钢材料，将我国特色资源稀土引入到合金体系中，系统研究了稀土对双相不锈钢高温塑性与变形机制的影响规律，并重点从微合金化角度多层次揭示稀土改善双相不锈钢热加工性能的机理。.制备了不同稀土含量的试验钢并测定了钢中稀土的固溶量，明确了双相不锈钢稳定获得高于10%稀土固溶量的冶金条件。研究工作主要采用热模拟方法（热拉伸和热压缩）评测高温塑性，优化出最佳稀土含量及最佳热加工参数，并根据不同的预期研究目标有针对性地选择试验材料，同时结合SEM、EPMA、TEM、EELS等微观结构分析手段，重点分析了稀土在双相不锈钢中的赋存状态以及稀土对热变形裂纹源区域的微区成分、相组成、组织形态以及两相动态软化特征。.研究工作多角度证实了稀土改善双相不锈钢热塑性的结论，并明确了2205双相不锈钢中的最佳稀土含量。系统研究了双相不锈钢热变形过程中的主要致裂因素，并对比研究了稀土对它们的影响规律。结果表明：稀土变质夹杂，缓解了脆性夹杂处应力集中；稀土一定程度上抑制了σ相在δ/γ相界处形核，消除其导致的塑性低凹区；稀土可增加相界的局部迁移速率，有助于硬相奥氏体尖角的圆钝，减轻尖角处的应力集中致裂；固溶稀土主要富集在相界，提高相界结合力，消除相界S致热脆性；稀土抑制变形初期δ的动态回复而促进变形后期γ的动态再结晶，减小了两相间的本征差异，改善了两相变形协调能力。结果充分体现出稀土微合金化的有益作用。.基于系统热变形行为研究，发现了双相不锈钢流变曲线上表现出的“类屈服”现象，并确立了稀土对其的量化影响规律；明确了2205双相不锈钢的最佳热加工条件。发现稀土改变了变形带与位错交互作用的形式，消除了由于楔形裂纹形成引起的流变失稳。.特别是从稀土对Cr、Ni、Mo等主要合金元素在两相中的再分配规律进行了分析探讨，发现稀土减轻低温区相界处Cr、Mo元素的富集程度，从而降低σ相的析出倾向；稀土促进高温区Ni元素的扩散，从而增加相界局部迁移率；稀土增加高温区Mo在δ相中的富集，从而减小两相本征差异。结果从本质上揭示了微合金化稀土改善双相不锈钢热加工性能的机理。.综上所述，本课题按计划达到了预期目标，获得了较丰富的研究成果，推进了稀土微合金化理论的发展，对指导我国特色资源稀土在双相不锈钢中的应用具有重要的理论指导意义。