重庆不锈钢管报道：双相不锈钢管与高强度不锈钢无缝管力热处理后组织演变和力学性能变化对比

重庆不锈钢管基于先进高强度不锈钢管的热处理工艺，结合钢管自身特点，研究分析了双相不锈钢管和高强度不锈钢无缝管在热处理过程中的组织演变和力学性能变化规律，开发了具有高强塑积的不锈钢无缝管。结合内高压成形和单向拉伸实验，分析了试制钢管在变形过程中的加工硬化行为与应力应变状态的关系，并对裂纹萌生及扩展行为进行了讨论。得到如下主要结论：

 1. 在双相不锈钢管的研究开发过程中，以300℃/s的速率对行不钢管进行加热，可以有效地抑制形变铁素体发生回复，加热温度在700℃以上时，回复和再结晶几乎同时完成，达到细化晶粒的目的。快速加热条件下，实验钢管的相变点升高，两相区上移，奥氏体形核和长大速率大幅增加，临界退火温度过高会造成奥氏体过分长大，过低则会使退火不充分，造成组织分布不均，二者相互制约。在钢管成分确定条件下，存在良好的临界退火温度和马氏体体积分数。本研究中，退火温度为750℃时，马氏体相的晶粒尺寸细小、分布均匀，体积分数约为40%，铁素体完全等轴化。

 2. 双相不锈钢管过时效温度由高温到低温的变化过程中，奥氏体相变的机制由扩散为主转变为切变为主，随着温度的降低，相变最终组织由贝氏体变为马氏体，马氏体体积分数随温度的降低略有增加，良好力学性能出现在过时效温度为200℃时。

 3. 在快速加热条件下，不同的回火温度对双相钢不锈管中的马氏体分解和位错回复会产生不同的影响。随着温度的升高，马氏体分解产生的碳化物尺寸增加，马氏体硬度下降，使延伸率增加。在300℃时产生回火脆性，延伸率异常降低；铁素体内的可动位错密度随着温度升高而降低，当回火温度在200℃以上时，实验钢管拉伸曲线中出现屈服平台，屈强比升高。

 4. 采用缓冷制度可得到取向附生铁素体，从而提高实验钢管的延伸率。为保证铁素体相变充分，需适当提高临界区的退火温度，但随着温度的升高，实验钢管中的贝氏体含量增加，晶粒尺寸较大，成形性能恶化。实验结果表明，缓冷初始温度为790℃时，钢管中贝氏体含量较少，并且取向附生铁素体相变充分，强塑积可达17828.5MPa。

 5. 将实验不锈钢无缝管加热至550℃后空冷，使其初始组织中的大块珠光体发生程度的分解，转变为分散的渗碳体团。该初始组织经热处理后得到的双相钢无缝管中，不存在贝氏体组织，成形性能进一步改善，实验钢管强塑积达20865MPa%。双相不锈钢管经冷弯异形管加工后，可制成方管，屈服强度略有提高，仍具有较低的屈强比，力学性能与Q460方管相近，而在成分设计上具有成本优势。

 6. 在不锈钢无缝管的研究开发过程中，适当增加不锈钢无缝管的临界退火时间和贝氏体区等温时间，可以使碳原子扩散充分，一方面可以净化铁素体，另一方面可以使残余奥氏体充分富碳，增加其体积分数和化学稳定性。将其应用于内高压T形件成形时，残余奥氏体在变形过程中发生的马氏体相变与其所处的应力应变状态和其在微观组织中的分布位置有直接关系。处在轴向拉应力状态下的残余奥氏体比处在压应力状态下的更易于发生转变，而铁素体晶界处的残余奥氏体比晶粒内部的更易于发生转变。不锈钢效应的发生是连续的，残余奥氏体不会产生突发性的转变，相变过程伴随能量的吸收和位错的增殖，释放了变形应力并强化了铁素体，从而提高了塑性。

 7. 不锈钢无缝管在内高压成形过程中的微裂纹是由夹杂物引起的，大尺寸裂纹是由多个微裂纹相互融合形成的。铁素体边界处的残余奥氏体在变形过程中吸收了大量能量，使变形不易达到铁素体内部，单个微裂纹的长大受到抑制。在裂纹扩展路径上的残余奥氏体，可以吸收裂纹端的能量发生相变，成为裂纹融合路径上的障碍，从而阻碍大尺寸裂纹的形成，推迟了变形过程中破裂现象的产生。

 8. 不锈钢无缝管在830℃临界退火条件下，30秒为奥氏体中碳原子均匀化的临界退火时间，临界退火时间在30秒以上时形成的奥氏体在400℃贝氏体区等温淬火后，可形成岛状组织，其中包含少量的块状残余奥氏体晶粒。随着两相区保温时间的增加，奥氏体的体积分数升高，奥氏体形核先在珠光体密集区域，其次为独立的珠光体区域，后在弥散的碳化物区域。保温时间为120秒时，铁素体和奥氏体的体积分数达到平衡，增加至300秒时，终组织中出现薄膜状残余奥氏体，分布于铁素体晶粒内部和贝氏体板条间。

 9. 将贝氏体区等温淬火时间缩短，使不锈钢无缝管最终组织中包含一些量的马氏体晶粒，并诱发大量可动位错，消除了拉伸过程中的屈服平台，同时提高了强度。而增加等温淬火的时间，则会造成屈服平台产生，不利于钢管的二次加工。

 10.采用研究开发的快速热处理工艺试制的不锈钢无缝管，具有高的初始加工硬化指数，并且由于薄膜状残余奥氏体具有高的机械稳定性，使加工硬化指数随真应变的增加而降低的现象减弱，大幅降低了不锈钢管二次加工时起皱的可能性。整个快速工艺过程所用时间仅为传统工艺的1/3。