高性能节约型双相不锈钢的组织性能设计与热加工制备的基础研究

Lean duplex stainless steels (LDSS) possess outstanding advantages of improved toughness, better corrosion resistance and weldability over austenitic stainless steels and ferritic stainless steels, which are expected to be widely applied to oil refining, ship-buliding, paper and pulp and the insalination of sea water as a kind of high performance and resource-saving material. However, because of lacking the in-depth understanding of their hot workability and optimum processing technologies, the manufacturing of LDSS products has yet to be realized in industrial scale. In this project, the key problems including low hot ductility and difficulities in hot processing will be systematically resolved. The laws for alloying design, hot deformation behavior, microstructural evolution, the establishment of hot processing maps, and the precipitation behavior of brittle phases will be intensively investigated in order to calrify the infulence of microstructure on corrosion resistance and weldability and elucidate the mechanisms for strengthening and toughening. By doing so, "near net shape" strip forming technology will be explored to open up new ways for LDSS strips, and controlled rolling and on-line controlled cooling technologies will be developed so as to lay the foundation for manufacturing wide and thin defect-free strip products of LDSSs by low cost processing ways in industrial scale.

节约型双相不锈钢在提高强度，改善韧性、耐蚀性能及焊接性能等方面拥有突出优点，可望广泛应用于石化、造船、造纸、海水淡化等领域，成为一种性能优良又节约资源的工程材料。但是，由于缺乏对其热加工特性及合理加工工艺的全面而深入的了解，大规模工业化生产节约型双相不锈钢产品还未能实现。本项目针对节约型双相不锈钢热塑性更差、热加工制备更困难等关键问题，深入研究合金成分设计准则、热变形行为与热塑性控制、微观显微组织演变、热加工安全区预测、脆性相析出动力学规律及亚快速冷却过程中凝固组织的变化规律，探明显微组织结构变化对耐蚀性能及焊接性能的影响机理，揭示出节约型双相不锈钢的强韧化机制。在此基础上，开发出生产宽/薄规格、无缺陷的热连轧卷板的控制轧制技术及在线控制冷却技术，探索出节约型双相不锈钢薄带的“近终成形”制备技术，实现节约型双相不锈钢板带材生产关键工艺技术的突破，为其大规模、低成本工业化制造奠定基础。

节约型双相不锈钢在提高强度，改善韧性、耐蚀性能及焊接性能等方面拥有突出优点，可望广泛应用于石化、造船、造纸、海水淡化等领域，成为一种性能优良又节约资源的工程材料。但是，由于缺乏对其热加工特性及合理加工工艺的全面而深入的了解，大规模工业化生产节约型双相不锈钢产品还未能实现，已成为制约我国某些关键工业技术发展的原材料瓶颈问题。. 本项目针对节约型双相不锈钢热塑性更差、热加工制备更困难等关键问题，深入研究了合金成分设计准则、热变形行为与热塑性控制、微观显微组织演变、热加工安全区预测、脆性相析出动力学规律及亚快速冷却过程中凝固组织的变化规律，探明显微组织结构变化对耐蚀性能及焊接性能的影响机理，揭示出节约型双相不锈钢的强韧化机制。取得的主要基础研究进展如下：. 1）明确了节约型双相不锈钢凝固裂纹产生机理及控制策略，为开发亚快速凝固技术奠定了理论基础；. 2）明确了热加工过程中铁素体相与奥氏体相之间应力-应变的分布状态以及相比例对热塑性的影响规律；. 3）建立起基于塑性功原理的节约型双相不锈钢热加工安全区预测方法，并通过了实验及工业试制验证；. 4）明确了亚稳奥氏体对力学性能及耐腐蚀性能的影响规律，提出了易成形节约型双相不锈钢的成分设计；. 5）明确了碳氮化物的析出规律及机理，开发出控制脆性相析出常规及近终成形工艺技术。. 在此基础上，突破了节约型双相不锈钢成分设计、制备技术及应用中诸多关键问题，取得的主要应用成果如下：. 1）开发出生产宽/薄规格S32101节约型双相不锈钢中厚板的轧制工艺并实现工业化生产；. 2）开发出易成形节约型双相不锈钢成分体系及热轧工艺技术，其高温断面收缩率较常规2101双相不锈钢提高近50%；. 3）开发出节约型双相不锈钢薄带的“近终成形”制备技术，并制备出超高N含量节约型双相不锈钢原型薄带，其“强度延伸率”乘积超过60GPa%，这种高耐蚀、高强度的新型钢铁材料可望替代现有汽车结构用镀锌板而成为新一代汽车结构用钢。. 本项目发表论文32篇，其中SCI检索17篇，在国际双相不锈钢大会等重要国际会议上发表特邀报告6次；获批发明专利5件,受理2件；培养博士研究生5人，其中已毕业1人；博士后出站2人，已培养硕士10人，其中已毕业6人，全面完成了任务书规定的内容。