陈 旭,宋红梅

(宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海 201999)

奥氏体不锈钢316LN因其低C高N的特性,具有较高的强度、优良的耐晶间腐蚀特性,广泛应用于石油、化工、核电等工业领域。尤其是奥氏体面心立方的晶体结构使其在超低温环境下具有良好的冲击韧性[1-5]。

某实验室试生产了一种含2.5%Mo的316LN不锈钢,以期应用于超低温的工作环境下,要求温度为7K时,冲击功≥100 J。但经测试,发现部分试验钢板在液氦(4.2 K)环境下冲击试验中的冲击功仅有90 J。

本文通过对冲击功偏低的钢板进行断口分析、金相观察、扫描电镜能谱和电子背散射衍射(EBSD)分析,并结合Thermo-calc相图软件计算分析,认为冲击功偏低是由钢板厚度中心部位析出的脆性有害相——σ相造成的[4-5]。

本文对σ相的析出过程及机理进行了分析讨论,并优化了316LN热加工工艺制度,避免在中厚板中心层析出σ脆性相,提高钢板低温冲击韧性。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

实验室冶炼钢板的化学成分见表1。将锻坯热轧至30 mm后经1 080 ℃固溶处理。

按JIS Z 2284—1998标准把试样加工成厚度25 mm、宽度50 mm、初始裂纹长度26.5 mm的冲击样,在液氦(4.2 K)环境下进行冲击试验,测得冲击功仅为90 J。

表1 316LN试验钢板的化学成分

1.2 试验方法

在冲击样品上取样,冲击试样断口经无水乙醇清洗后,在FEI Quanta 600场发射电镜上观察其断口形貌和能谱分析;全厚截面沿纵向取样,制成金相试样,经研磨、抛光后,按国标GB/T 10561—2005进行钢中非金属夹杂物评级;使用10%草酸腐蚀液电解侵蚀组织,在Zeiss 400显微镜下观察金相组织;在冲击断口……