热处理工艺对SA182-F316LN钢组织及力学性能的影响

　　SA182-F316LN钢是一种控氮奥氏体不锈钢，它具有良好的耐腐蚀、耐氧化性能。耐蚀性能的根本原因是在铁碳合金中加入Cr、Ni、Mo、N合金元素。SA182- F316LN钢大约含W(Cr)=17%，W(Ni)=12%，W(Mo)=2%，W(N)=0.15%。固溶处理(1050℃)后，在室温下得到单一奥氏体组织。此钢具有良好的高低温塑性、韧性和耐腐蚀性能，所以使用极为广泛。它的缺点是晶界腐蚀和应力腐蚀的倾向大，切削加工性能差。

　　1 实验方法

　　实验所采用的SA182- F316LN钢，钢锭锻造成锻管件(Φ1030/Φ680×1000 mm)的化学成分质量分数(%)为0.018C，0.266Si，1.65Mn，0.021P，0.002S，17.30Cr，12.31Ni，0.037Cu，2.35Mo，0.145N，0.003As，0.005Sn，0.026Co，0.004Pb，0.001Sb。钢锭充分切除头尾两端缺陷料，以确保锻件无缩孔及偏析等缺陷，锻造比大于3。经过锻造的始锻温度为1180℃，终锻温度为850℃，锻后空冷。取样位置如图1所示。

　　1.1 试样锻造状态

　　1.1.1 力学性能及金相晶粒度、非金属夹杂物实验、微观金相组织

　　做出数据拉伸试验指标，硬度指标及非金属夹杂物(轴向及周向)，如表2所示。晶粒度(轴向及周向)指标如表3所示。表2中，轴向抗拉强度及规定塑性延伸强度 RP0.2要高于周向，而延伸率要低于周向。原因是SA182- F316LN钢锻管件在锻造时，金属沿主加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，且夹杂也沿主加工变形方向排列，由此造成材料性能的各项异性。轴向试样(试样纵向轴线与主锻造方向平行)和周向试样(试样纵向轴向与主加工方向垂直)有较大的差异，因此，轴向试样的抗拉强度、下屈服强度都高于周向试样，延伸率低于周向试样。试样周向晶粒度高于纵向晶粒度，原因是周向晶粒为等轴晶，而轴向晶粒为非等轴晶，在锻造过程中晶粒拉长了，因此周向晶粒度要好于轴向晶粒度。如图2～7所示。

　　该钢经NaOH溶液电解浸蚀后的微观金相组织：电解浸蚀液配比为NaOH 15g，水为100ml。用电压为6V，15s。金相组织如图8、图9所示。

　　图中灰色条状为σ相，电解浸蚀时，奥氏体和碳化物未受浸蚀，显微组织为奥氏体和铁素体。在锻后空冷经过600～900℃的温度区域铁素体分解析出σ相，同时奥氏体也析出铬的碳化物。由于高铬的碳化物和富铬的σ相的析出，使晶界贫铬而容易引起晶间腐蚀，所以锻造状态不能使用。

　　拉伸试验根据—ASTM A370钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义及ASTM E8金属材料常温拉伸试验检测方法标准。

　　洛氏硬度试验根据—ASTM E18金属材料的洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法。