从成分和组织稳定性,探讨了冷变形(0%～80%)及1000～1090℃固溶处理对0Cr18Ni12与0Cr16Ni14奥氏体不锈钢组织及磁性能的影响。结果表明:0Cr18Ni12与0Cr16Ni14不锈钢奥氏体稳定性优于SUS304,其中0Cr16Ni14奥氏体稳定性最佳;0Cr18Ni12与0Cr16Ni14不锈钢冷变形过程中均产生形变马氏体,0Cr16Ni14冷变形过程中相对磁导率始终保持在1.010以下,0Cr18Ni12形变马氏体比例最大可达3.5%,相对磁导率增大至1.353,经固溶热处理后,相对磁导率可控制在1.010以下;结合现场生产条件,制定出两种奥氏体不锈钢的固溶处理工艺为1060℃每毫米保温80s。

采用固溶处理研究了不同硼含量对S31254钢中析出相固溶时间、固溶温度的影响。得到了不同硼含量条件下的S31254钢第二相完全固溶所需的时间和温度。结果表明,随着硼含量的增加,所需固溶温度下降,所需固溶时间减少。当钢中硼含量为0.002%时,析出相的固溶温度为1200℃,固溶处理4h可得到相对纯净的奥氏体组织,热加工过程在晶内和晶界析出的第二相均已重新固溶到基体中。固溶处理时,晶内第二相优先溶解,随着时间的增加,晶界处的第二相逐步溶解。

通过对10Cr21Mn16NiN高氮不锈钢冶炼和连铸工艺研究,在生产中改进两步法冶炼和连铸生产工艺,与三步法工艺相比,LF精炼后期增氮速度由5×10 ^-6～10×10 ^-6/min提高到20×10 ^-6～30×10 ^-6/min,LF精炼时间由390 min缩短至240 min,连铸等钢时间由4 h降至2 h以下;解决了钢包增氮炉渣外溢的问题;避免了方坯在连铸过程中的翘头,No.1、No.2流断浇率由开发时100%降至0,设备事故率由66.7%降至0,2炉连浇率实现100%。实践证明,方坯连铸机辊子非密排且仅有1台五辊拉矫机也能生产出高强不锈钢方坯。

介绍了10Cr21Mn16NiN钢线材成分设计、增氮原理、冶炼工艺、轧制和固溶工艺、Cr ₂N相析出的生产工艺。采用30 t AOD精炼,吹氮气增氮,精炼后期加氮化锰。轧制时采用1 240 ℃加热、控轧控冷,保证了盘条表面质量,避免了中心缩孔等问题;固溶温度应控制在1 100 ℃左右,且保温30 min后快冷,可防止Cr ₂N相析出。成功生产出表面质量和性能优良的10Cr21Mn16NiN不锈钢线材。

研究了304H不锈钢丝Φ2.6 mm至Φ0.89 mm冷拔过程中组织演变和缺陷对不锈钢丝扭转性能的影响。结果表明:当钢丝冷拔真应变介于0～1.39时,扭转性能急剧下降、扭转次数减少;当冷拔真应变介于1.39～2.14时,扭转性能逐步回升,扭转次数增加。随着应变的施加,加工硬化导致位错塞积致使塑韧性变差,是扭转性能下降的主要因素,且此阶段{ 111 }//ND织构含量增加也不利于扭转性能;随着冷拔真应变进一步增大,钢丝内部晶粒细化为超细晶粒导致强度进一步提升,塑韧性回复,是扭转性能回升的主要因素,且{ 111 }//ND织构含量下降也有利于扭转性能。但冷拔真应变超过1.39之后,夹杂物平均面密度也同时增加,阻碍了钢丝扭转性能的进一步恢复.

通过金相组织观察和热力学计算相结合的方式对309L奥氏体不锈钢板热轧边裂缺陷进行了分析。试验结果表明,309L钢(0.012% C，0.034% N)板坯热轧加热温度1260 ℃边部三角区存在大量网状铁素体,在后续加热过程中高温铁素体含量进一步升高,达到24%左右,导致塑性降低,轧制过程中产生边裂缺陷。通过控制钢中C含量0.015%～0.025%,N含量0.04%～0.05%,热轧板加热温度1150 ℃,使钢中铁素体含量降至10.7%,有效避免309L钢板边裂,板卷合格率达100%。

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1250℃,应变速率0.005~10s^-1的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1200℃时,应变速率从0.01s^-1增加到10s^-1时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1200~1250℃,应变速率1~10s^-1。

研究了316H奥氏体不锈钢28 mm板晶粒尺寸对550～650℃360～165 MPa持久性能的影响,分析了断裂机理。在温度550℃、应力360 MPa和335 MPa条件下,小晶粒尺寸(44.5μm)钢板的持久断裂时间仅为大晶粒尺寸(89.6μm)钢板的48.92%和51.98%,持久断裂由晶界处楔形裂纹引起,晶粒尺寸对持久性能影响较大,较高的应力会使得晶粒尺寸对持久性能的影响进一步加大;而在温度650℃,应力165 MPa条件下,44.5μm小晶粒钢板的持久断裂时间达到89.6μm大晶粒钢板的91.35%,持久断裂则由晶界空洞的形成长大相互连接引起,晶粒尺寸对持久性能影响较小。

通过对成分计算、熔炼工艺和电渣渣系分析、均质化退火工艺试验等方法，对20 t EAF-AOD-LF-VD- Φ430 mm电极Φ 590 mm ESR锭-均质处理 Φ310 mm锻材流程生产的核电用钢超纯316H工艺进行研究。当成分 (/%)满足 0.042 - 0. 047C, ≤0. 55Si, 1.60-1. 80Mn,17.00 -17. 30Cr,12. 20 ~ 12. 40Ni,2. 50 ~ 2. 60Mo, ≤ 5 x 10 ^-6 H,≤ 30 x 10 ^-6 O, 0. 055 - 0. 070N 时，将 Φ430 mm 电极釆用 CaF ₂ ： Al ₂O ₃: CaO = 60% : 30% : 10% 渣系电渣成 Φ590 mm锭，在1 200 ~ 1 250℃ 经过30 h均质化处理后，能够生产出符合标准的产品，实物夹杂物级别为A,C 0 级,B _细 0.5级 B _粗 0级,D _细1.0级,D _粗0~0.5级,Ds (0-0.5)级;铁素体含量≤ 0.5%。

实验用022Cr24Ni17Mo5Mn6NbN超级奥氏体不锈钢（/%:0.028C,0.33Si,6.21 Mn,24.93Cr,17.03Ni,4.24Mo,0.45N）采用1 t非真空感应+电渣重熔的工艺冶炼,Φ360 mm电渣锭经锻造开坯后轧制为Φ40mm棒材研究了热轧态（终轧1 000℃,水冷）和经1 070～1 180℃固溶后钢的组织、点腐蚀性能和力学性能实验结果表明,随固溶温度的升高,该钢品粒逐渐长大,强度降低,塑性增加,耐点腐蚀性能得到改善。采用1 120℃进行固溶,该钢可以获得均匀的组织、优异的点腐蚀性能和良好的综合力学性能。

钛稳定化321奥氏体不锈钢（/%:0.04～0.08C,0.40～0.70Si,0.80～1.50Mn,≤0.035P,≤0.005S,17.0～18.0Cr,9.0～9.5Ni,0.20～0.40Ti,≤0.020 0N）的生产流程为90tEAF-45t AOD-LF-180mm×1 238 mm板坯连铸。该钢在浇铸过程中易产生水口结瘤和结晶器钢水中出现"结鱼"。根据TiN析出规律的分析,得出为降低TiN在钢水中的析出,应控制[N]≤0.015 0%,[Ti]≤0.25%,中间包钢水温度～1500℃。通过AOD全程采用超纯Ar搅拌,钢包中渣层厚度150 mm,[O]为15×10 ^-6～20×10 ^-6,控制[N]～110×10 ^-6,采用碱度0.75,1300℃粘度0.165 Pa·s的保护渣等工艺措施,使Ti回收率由原40%提高到52%,成品N含量由0.0140%降至0.010 5%,浇铸结束后水口内径由42 mm增至50 mm,轧制缺陷率由改进前3.5%降至1.2%。

采用30 kg真空感应炉熔炼了试验用316钢(/%:0.04C,0.36Si,2.00Mn,0.009P,0.024S,17.74Cr,11.74Ni,2.56Mo)以及采用常压充氮和加入氮化合金熔炼了试验用增氮节镍型316钢(/%:0.04C,0.25Si,1.86Mn,0.012P,0.021S,16.90Cr,8.18Ni,2.64Mo,0.36N),经锻造和轧制成4 mm带材,并经1 100℃1 h固溶处理。借助电子天平、扫描电镜以及自制的砂浆冲蚀磨损试验装置,对试验钢的冲蚀磨损率以及冲蚀磨损后的表面形貌进行了表征与分析。结果表明,两种试验奥氏体不锈钢的磨损率随着冲蚀角度的增大,出现了先上升,后下降,再上升的趋势,在45°与90°出现了两个峰值,当冲蚀角度为90°时,磨损率达到最大值;两种奥氏体不锈钢的冲蚀磨损率随着冲蚀速度和冲蚀时间的增加而增大。在相同的冲蚀条件下,增氮节镍型316奥氏体不锈钢具有较优的耐冲蚀磨损性能和较低的冲蚀磨损率。

针对316不锈钢中厚板晶粒度控制问题在实验室进行了一系列的轧钢试验,分别对钢坯原始组织状态、总轧制压缩比、单道次变形率3个因素进行分析。试验结果表明,当轧制压缩比超过6时,钢坯原始组织状态对中厚板全厚度晶粒均匀性无明显影响;钢坯加热温度、道次压下量相同时,总压缩比为6生产工艺能够轧制出全厚度晶粒均匀的钢板;当轧制总压缩比为4时,单道次压下率超过30%时,钢板表面晶粒度为2级和7级混晶组织;单道次轧制变形量均小于10%时,即使轧制总压缩比足够大,钢板热轧态晶粒度依然不均匀。

对感应炉-电渣重熔冶炼的节镍型高氮奥氏体不锈钢Mn17Cr19N0.6的3mm热轧板进行变形量10%～60%的冷轧及拉伸实验。结合金相组织观察及XRD物相分析,研究高氮奥氏体不锈钢冷变形过程中微观组织变化规律,得出结论:在冷轧过程中,随着变形量的增加,实验钢中晶粒的形状由块状到压扁拉长状,滑移从单滑移为主到交滑移,孪晶最终被分割破碎。实验钢在不同冷轧变形量后的组织均为单一的奥氏体相,并没有出现其他相,实验钢在冷变形过程中没有发生马氏体转变,因此,实验钢在冷轧过程中没有通过相变强化,以形变强化为主,抗拉强度从冷轧变形量为10%时的1045 MPa升高至变形量为60%时的1880MPa,因此通过冷变形可以制备出不同强度级别且组织为单一奥氏体的特种材料。