2205双相不锈钢变形实验结果与实验钢软化机理探讨

  铸态2205双相不锈钢试样单道次压缩实验不同工艺参数条件下的应力应变曲线如图所示。从图中可以看出，在实验设定的温度区间（850℃～1150℃）和变形速率区间内得到的应力－应变曲线，均出现峰值应力，并表现为出现峰值后应力降低直至稳态的“动态再结晶”形貌，并在曲线变形接近结束处曲线略有上升，表明变形诱发的前一批软化基本完成，下一批的硬化阶段刚刚开始。当变形速率一定时，其流变应力－应变曲线的变化趋势为恒定，变形温度只是改变了流变应力水平的高低；不同变形速率条件下，应力－应变曲线与在达到稳态应力之前的曲线变化趋势有明显不同，如图所示。材料在热变形过程中表现出来的不同流变行为对应着不同的变形软化机制。可见，变形速率是影响2205双相不锈钢变形机制的关键工艺参数，直接影响和控制着热变形时该钢的软化进程。

  材料应力－应变曲线形状的变化，能反映形变过程中发生的物理冶金现象。由于2205双相不锈钢中奥氏体和铁素体两相同时存在，故软化机制非常复杂。按传统观点，双相不锈钢热变形时的软化机制应为奥氏体相和铁素体相各自软化机制的组合。具有较高层错能的铁素体容易发生动态回复，较难进行动态再结晶，其应力－应变曲线不会出现流变应力的降低；奥氏体具有相对较低的层错能，容易进行动态再结晶，但变形速率增加到一定程度后，动态再结晶将被抑制。对于2205双相不锈钢，热变形过程处在奥氏体和铁素体两相区，在变形过程中的动态软化理应由奥氏体的动态再结晶和铁素体的动态回复组成，因而在较低应变速率区，可能会由于奥氏体的动态再结晶而出现应力－应变曲线上的峰值应力降低。但在变形速率达到时，在很短的变形时间内，奥氏体的再结晶会由于孕育时间不足而被抑制，则2205双相不锈钢的软化机制就只存在奥氏体和铁素体的动态回复，其流变曲线就不会出现应力大幅度降低的“再结晶”形貌。然而，该观点无法解释在单道次压缩热模拟实验得到的应力－应变曲线出现的“再结晶”形貌曲线。

   不同工艺条件下所得到的峰值应力和稳态应力差值的比较，可以发现，稳态应力和峰值应力的差值为40ＭPa左右。由此可以推断，2205双相不锈钢热变形过程中发生的软化机制，不同于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢常见的软化机制，一定还存在着其特有的软化机制。为准确的分析铸态2205双相不锈钢热变形过程中的软化机制，对实验变形前、后淬火组织进行扫描电镜分析。2205双相不锈钢热变形前的固溶组织为奥氏体铁素体两相结构，其铸态组织为典型的魏氏组织形貌，如图所示。在铁素体的原始晶界和晶内沿一定结晶面分布着针状或片层状奥氏体组织。可以看出，热变形前铁素体晶粒尺寸较大，约300μｍ～600μｍ；奥氏体呈针状或片层状，其长度方向也在100μｍ以上。