预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法技术

本申请提供一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法，涉及冶金领域。该方法包括：将430铁素体不锈钢铸坯样品进行等温热压缩，然后水淬得到热压缩样品；将在所述430铁素体不锈钢铸坯样品临近位置取得的铸态样品和所述热压缩样品暴露出纵截面，使用环氧树脂镶嵌磨抛，然后统计所述铸态样品和所述热压缩样品信息，得到热压缩前后钢中包括夹杂物的尺寸、形貌和成分在内的检测结果；依据检测结果计算变形温度下的液化率，对夹杂物的变形能力进行预测。本申请提供的方法，使用了夹杂物在变形温度下的液化率预测其变形能力，适用性良好，具有重要的实验和生产指导作用以及良好的应用推广前景。及良好的应用推广前景。及良好的应用推广前景。

【技术实现步骤摘要】
预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法


[0001]本申请涉及冶金领域，尤其涉及一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法。

技术介绍

[0002]铁素体不锈钢通常不含或只含很少量的镍，与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢具有成本低廉，机械强度高，成型性能好，可焊性好，热膨胀率低，导热率高，耐高温氧化，抗氯离子和应力腐蚀能力强等优点，正得到日益广泛的应用，被认为是奥氏体不锈钢的最佳替代品。随着对铁素体不锈钢研究的不断深入，除传统的家用电器、建筑行业、食品加工和化学工业外，铁素体不锈钢被证明适用于结构材料、燃料电池、汽车排气系统、电厂冷凝器和软磁材料等方面。
[0003]钢中非金属夹杂物的特征，包括尺寸、成分、数量和分布，会对最终钢产品的质量产生很大的影响。一般来说，高硬度、高熔点和大尺寸的夹杂物可能会对钢的机械性能造成不利影响，如降低强度、韧性和成形性能，恶化表面质量，缩短疲劳寿命等，而弥散在钢中的细颗粒夹杂物则可能通过抑制晶粒长大、钉扎晶界、促进晶内针状铁素体形成等机制，提高钢的强度、延展性和可焊性等。钢在轧制过程中会经历大变形量的变形，由于夹杂物物理特性与钢基体存在差异，在此过程中夹杂物的变形行为可能与钢基体不同，夹杂物控制不合理可能导致分层、开裂、断线、表面缺陷等问题。因此有必要对轧制过程中430不锈钢夹杂物的变形行为及其影响进行研究。
[0004]430铁素体不锈钢通常使用硅锰脱氧和钙处理，在精炼和凝固过程中会产生不同类型的夹杂物，这些类型夹杂物由于硬度、熔点不同，在热轧过程中可能表现出不同的行为，对钢基体性能产生不同影响。
[0005]因此，需要研发一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法，有利于控制和改善430铁素体不锈钢的机械性能，对于实际生产具有重要的实践指导意义。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法，以解决上述问题。
[0007]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法，包括：将430铁素体不锈钢铸坯样品进行等温热压缩，然后水淬得到热压缩样品；将在所述430铁素体不锈钢铸坯样品临近位置取得的铸态样品和所述热压缩样品暴露出纵截面，使用环氧树脂镶嵌磨抛，然后统计所述铸态样品和所述热压缩样品信息，得到热压缩前后钢中包括夹杂物的尺寸、形貌和成分在内的检测结果；
依据检测结果计算变形温度下的液化率，对夹杂物的变形能力进行预测。
[0008]优选地，所述430铁素体不锈钢铸坯样品和所述铸态样品，均在铸坯中间位置沿垂直于连铸方向取圆柱样。
[0009]实验所用样品应取自铸坯中心或厚度1/4位置。从铸坯中取样是因为钢中夹杂物类型与成分在精炼、冷却凝固、热加工和热处理过程中都会发生改变，铸坯中的夹杂物与实际热轧过程中的夹杂物类型与成分上最为接近。取样位置为铸坯中心或厚度1/4位置是因为此处夹杂物密度较高，有利于检测。
[0010]样品取样方向垂直于连铸方向。这是因为铸坯组织具有明显的各向异性，在垂直和平行于连铸方向上力学性能存在差异，热轧过程中压缩变形方向为垂直于连铸方向。
[0011]优选地，样品尺寸为Φ8
×
12mm，表面打磨光滑。
[0012]优选地，所述等温热压缩的变形温度为1000
‑
1200℃，压缩率为25
‑
75%，应变速率为0.01
‑
10s
‑1。
[0013]压缩过程中样品压缩率应为50%或稍大，变形速率应尽可能接近实际热轧过程中的变形速率。较大的压缩率可以促进可变形夹杂物发生显著变形，但压缩率过大时厚度控制可能不准确，导致实验条件不一致。钢在热轧温度下以加工软化为主，更大的压缩率并不能促进更多夹杂物变形，50%的压缩率已经足够明显区分出可变形夹杂物和不可变形夹杂物。
[0014]优选地，进行所述等温热压缩时，按照设定温度曲线进行升温和保温：对于变形温度为1200℃的样品，以5 K/s速率升温至1200 ℃，保温300s后开始压缩，样品压缩完成后立即取出水淬，冷却速率>500 K/min。
[0015]优选地，对于变形温度低于1200℃的样品，以5K/s速率升温至1200℃，保温120s后以10K/s速率降温至变形温度，再保温180s后开始压缩，样品压缩完成后立即取出水淬。
[0016]热压缩实验前样品先加热到较高温度，然后降至变形温度并保温一段时间。这是为了保证热压缩时样品的实际温度与设定值相符，但保温时间不宜过长，否则夹杂物的物化特性可能因为固相界面反应而发生变化。
[0017]样品压缩完成后立即水淬。水淬可保持夹杂物在高温下的形态，避免缓慢冷却过程中碳化物等析出造成的干扰。
[0018]优选地，所述铸态样品和所述热压缩样品经上下表面中心切开，完成纵截面的暴露。
[0019]优选地，所述统计的范围为宽度方向上中间1/2范围内，高度方向上距上下表面至少1mm。
[0020]使用SEM+EDS对变形样品中夹杂物的尺寸、成分和长宽比进行统计，按照长宽比分组后，使用FactSage计算不同组夹杂物在变形温度下（或变形温度以上一定温度）的液化率。根据实际生产需要，在长宽比和液化率之间建立关系，即对于液化率大于一定值的夹杂物，认为其在对应温度的热轧过程中可以变形。
[0021]优选地，每个所述铸态样品和所述热压缩样品各自独立的统计至少300个夹杂物。
[0022]优选地，所述夹杂物包括CaO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
MgO型单相夹杂物、MgO
‑
Al2O3‑
TiO
x
‑
Cr2O3‑
MnO型单相夹杂物和CaO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
MgO + MgO
‑
Al2O3‑
TiOx
‑
Cr2O3‑
MnO型复合相夹杂物。
[0023]优选地，所述CaO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
MgO型单相夹杂物和所述MgO
‑
Al2O3‑
TiO
x
‑
Cr2O3‑
MnO型单相夹杂物的液化率通过FactSage 8.1计算获得；所述CaO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
MgO + MgO
‑
Al2O3‑
TiOx
‑
Cr2O3‑
MnO型复合相夹杂物由以下公式计算得到：，其中，L
MI
是复合相夹杂物的液化率，A
MI
是复合相夹杂物的面积，L
i
是相i的液化率，A
i
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法，其特征在于，包括：将430铁素体不锈钢铸坯样品进行等温热压缩，然后水淬得到热压缩样品；将在所述430铁素体不锈钢铸坯样品临近位置取得的铸态样品和所述热压缩样品暴露出纵截面，使用环氧树脂镶嵌磨抛，然后统计所述铸态样品和所述热压缩样品信息，得到热压缩前后钢中包括夹杂物的尺寸、形貌和成分在内的检测结果；依据检测结果计算变形温度下的液化率，对夹杂物的变形能力进行预测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述430铁素体不锈钢铸坯样品和所述铸态样品，均在铸坯中间位置沿垂直于连铸方向取圆柱样。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，样品尺寸为Φ8
×
12mm，表面打磨光滑。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等温热压缩的变形温度为1000
‑
1200℃，压缩率为25
‑
75%，应变速率为0.01
‑
10s
‑1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进行所述等温热压缩时，按照设定温度曲线进行升温和保温：对于变形温度低于1200℃的样品，以5K/s速率升温至1200℃，保温120s后以10K/s速率降温至变形温度，再保温180s后开始压缩，样品压缩完成后立即取出水淬；对于变形温度为1200℃的样品，以5 K/s速率升温至1200 ℃，保温300s后开始压缩，样品压缩完成后立即取出水淬，冷却速率>500 K/min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸态样品和所述热压缩样品经上下表面中心切开，完成纵截面的暴露。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计的范围为宽度方向上中间1/2范围内，高度方向上距上下表面至少1mm。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：任鹤飞，甘文良，丁燕，
申请(专利权)人：中航久远科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：