雙相不銹鋼在高溫塑性變形時(shí)，由于顯微組織中有鐵素體、奧氏體兩相的存在，變形時(shí)兩相的變形機制不同，使得試樣在發(fā)生高溫塑性變形時(shí)容易產(chǎn)生裂紋而報廢。浙江至德鋼業(yè)有限公司主要從雙相不銹鋼變形溫度、變形量、保溫時(shí)間等工藝參數的變化展開(kāi)研究，分析變形后室溫下材料的材料力學(xué)性能和金相組織，以及用掃描電鏡及能譜儀分析各相的化學(xué)成分，用XRD分析相的組成，從而間接的反應高溫塑性變形對雙相不銹鋼的組織和性能的影響。通過(guò)這些研究結論而得到的參數和規律，以便為實(shí)際生產(chǎn)提供可靠的理論依據。

一、 高溫塑性變形工藝的確定

 雙相不銹鋼高溫塑性變形工藝流程為：鋸床下料→加熱→保溫→鐓餅成型→冷卻。

  1. 選擇φ75mm的雙相不銹鋼鋼棒SAF2205下料，在鋸床上鋸為φ75mm×50mm的試樣，加熱前必須檢查材料的表面，若存在可見(jiàn)的裂縫、折疊、夾雜等缺陷，必須用剝去外皮或其他鏟除方法清除干凈才允許進(jìn)爐加熱；

  2. 將試樣在箱式電阻爐中三段式加熱，從室溫到300℃緩慢加熱，300℃~1000℃快速加熱，1000℃到變形溫度緩慢加熱，避開(kāi)不銹鋼的敏化溫度區間；

  3. 鍛打采取先以較小變形量進(jìn)行輕打，待塑性提高后重擊原則。變形時(shí)毛坯應圍繞其軸心線(xiàn)不斷轉動(dòng)使均勻變形。鍛打過(guò)程要勤卡勤量并用測溫槍嚴格掌握控制好變形溫度在規定的范圍內，變形示意圖如圖所示；

  4. 試樣變形后采用水冷，抑制在冷卻過(guò)程中出現脆性相，避免其影響試樣的力學(xué)性能；

  5. 將試樣用超聲波檢測儀進(jìn)行檢測。

二、塑性變形溫度對SAF2205雙相不銹鋼的組織和性能的影響

 分別將試樣加熱到1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃，保溫2小時(shí)，控制變形量為30%左右，用公司現有的560kg空氣錘進(jìn)行塑性變形，變形結束后水冷，在變形過(guò)程中要勤量試樣的尺寸，達到30%的變形量需要連續鍛打2道次，各道次的變形量及總變形量如表所示。在高溫塑性變形中，各道次變形量的控制很難非常準確，一般都存在一定的偏差，尤其是變形量比較大時(shí)，出現的偏差也較大，因此，本文以實(shí)測的變形量為準。圖為560kg空氣錘經(jīng)過(guò)不同的變形溫度2道次鍛打的試樣，由圖可以看出，變形溫度為1050℃、1100℃、1150℃鍛打時(shí)，試樣出現縱向裂紋，出現裂紋的原因可能為塑性變形溫度過(guò)低，變形抗力較大。進(jìn)一步增加變形溫度，當變形溫度為1200℃、1250℃進(jìn)行塑性變形時(shí)依然出現縱向裂紋，但是裂紋比圖所示，這一現象解釋為提高變形溫度能夠降低變形抗力，有利于進(jìn)行塑性變形。

   由公式可以得出，在應變速率相同的條件下，即ε 不變時(shí)，變形抗力σｐ隨溫度Ｔ的升高而下降，即當變形溫度升高時(shí)，塑性變形比較容易。然而在1200℃、1250℃進(jìn)行塑性變形時(shí)出現微小縱向裂紋的原因是在變形速率不變的情況下，可能是第一道次變形量過(guò)大造成的。調整變形方案，將空氣錘由560kg降為200kg后，再鍛打，當變形溫度為1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃時(shí)，保溫2h，控制總變形量為30%左右需要連續鍛打4道次，每道次的變形量及總變形量如表所示，鍛后水冷。如圖所示，變形溫度為1200℃、1250℃的試樣基本上未出現開(kāi)裂現象，然而其他變形溫度的試樣均有縱向裂紋出現，說(shuō)明降低變形量有助于雙相不銹鋼高溫塑性變形。所以，雙相不銹鋼在高溫塑性變形過(guò)程中當變形速率不變時(shí)，應該嚴格控制好變形溫度和變形量。在經(jīng)過(guò)4道次的變形后，盡管每道次的變形量較小，但是在1050℃、1100℃、1150℃還是出現了縱向裂紋，說(shuō)明即使經(jīng)過(guò)較小的變形量，在1050℃、1100℃、1150℃的溫度下也是不適合進(jìn)行塑性變形的，即雙相不銹鋼變形溫度區間較窄，在變形過(guò)程中必須嚴格控制。 

   在雙相不銹鋼中，由于雙相不銹鋼中鐵素體相和奧氏體相的結構不同，鐵素體為體心立方結構，奧氏體為面心立方結構，高溫時(shí)兩相的變形機制也有差異，鐵素體變形時(shí)的軟化過(guò)程是靠應變時(shí)的動(dòng)態(tài)回復，相反，奧氏體不銹鋼的主要的軟化過(guò)程是當應變高于某個(gè)臨界值時(shí)的動(dòng)態(tài)再結晶。由于兩相的軟化過(guò)程不同，熱加工時(shí)鐵素體δ-奧氏體γ兩相鋼中不均勻的應力和應變分布就容易導致在相界的裂紋成核和擴展。因為鐵素體相的軟化過(guò)程先于奧氏體相，那么兩相鋼的熱塑性取決于奧氏體相的軟化能力。對于硬相γ和軟相δ并存的雙相材料，應變傾向集中于軟相中，但是足以誘生再結晶的應變轉移至奧氏體相中。高溫時(shí)，鐵素體相較軟，奧氏體相較硬，在變形過(guò)程中應變主要集中在鐵素體中，這樣在兩相之間就會(huì )產(chǎn)生變形的不協(xié)調，所以很容易在相界產(chǎn)生微裂紋，最終導致在塑性變形過(guò)程中裂紋的出現。上述結果表明，在高溫塑性變形過(guò)程中，當變形速率一定時(shí)，升高變形溫度和降低第一道次變形量均有助于高溫塑性變形的發(fā)生。根據雙相不銹鋼在1000℃以下加熱保溫時(shí)，雙相不銹鋼會(huì )析出脆性相，如σ相、χ相、Cr2N、M23C6，以及出現475脆性等等，如果在1000℃以下進(jìn)行塑性變形，不僅會(huì )造成試樣開(kāi)裂，而且還會(huì )析出脆性相影響試樣的性能，所以變形溫度必須控制在1000℃以上。