N含量对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢管析出行为及力学性能的影响

采用JmatPro软件、OM、SEM和TEM方法研究了不同N含量对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢管沉降行为和力学性能的影响。因此，析出物主要为六方晶系Cr2N和少量M23C6，其中氮化物Cr2N优先沿晶界析出，然后以不连续的单元格方式生长成奥氏体晶粒。随着N含量的增加，Cr2N氮化物的析出变得更加敏感，当N含量为0.7%时，Cr2N氮化物最敏感的析出温度为750，孵育时间仅为10分钟。在奥氏体晶界处形成粒状，并与相邻的奥氏体晶粒保持相同的取向关系。力学性能测试结果表明，Cr2N氮化物的析出对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢管的强度影响较小，但对塑性的劣化影响较大。时效后，Cr2N析出导致伸长率显着下降，面积减小，伸长率从52.9%下降到27.7%，断口形貌由韧性断裂向脆性晶间断裂和渗透转变。 Cr2N氮化物晶体破坏。 TEM分析结果表明，固溶体试样在拉伸变形过程中通过滑移和孪晶发生配位变形，表现出优异的塑性变形能力。时效后，位错最终通过滑动和传播在Cr2N 片层和粒状M23C6 周围积累，降低了Mn18Cr18N 奥氏体不锈钢管的塑性变形能力。

高氮奥氏体不锈钢管具有高强度、高韧性、优良的耐腐蚀性能、无磁性等综合特性，因此被广泛应用于核电站、石油化工、航空航天、海洋和医疗等领域[1,2] .大型发电机护环通常采用Mn18Cr18N奥氏体不锈钢管生产，生产过程通常要经过镦粗、冲孔、铰孔和拉拔等几个加热变形过程[3]。当引入大量合金元素时，奥氏体不锈钢管可以通过固溶强化达到更高的强度，但在长时间的生产过程中，会析出碳化物、氮化物和金属间化合物，从而造成材料加工等成型问题。退化和锻造裂纹[4]。

多项研究表明，高氮奥氏体不锈钢管中的主要析出阶段是氮化物Cr2N、少量碳化物（M23C6、M6C）和金属间化合物（s，c）[5,6]。研究人员研究了316L(N) 奥氏体不锈钢管的时效行为，发现M23C6 和s 是500600 C 温度范围内的主要沉淀相[7,8]。 M23C6通常沿晶界析出，同时与相邻奥氏体晶粒保持相同的取向关系，形状随相邻奥氏体晶粒取向差的变化而变化[9,10]。然而，由于奥氏体不锈钢管成型和使用过程中的应力集中，晶界处的碳化物成为孔隙形核的优先位置，导致裂纹的萌生和扩展[11]。对于高N 含量的Cr-Ni 和Cr-Mn 奥氏体不锈钢管，氮化物和碳化物同时存在。 Shi等[5]通过多次时效实验和析出形貌观察，得到Cr2N氮化物的析出鼻温度为800，析出量随着时效时间的增加而增加。 Cr2N 析出物的形状也随着时效过程发生变化，一般优先沿晶界形成，当晶界被重度覆盖时，则长成不连续的气泡作为晶粒[12,13]。大量氮化物析出使奥氏体不锈钢管在变形过程中发生脆性晶间断裂，损害奥氏体不锈钢管的力学性能[14]。由于挡圈制造过程的性质，在加热和成型过程中会产生大量的析出相，这会损害材料的成型性能。因此，本研究通过研究不同N含量奥氏体不锈钢管的等温时效析出行为，确定其对析出相类型、形貌和力学性能的影响，制定了奥氏体不锈钢管的成型工艺。它提供了一个基本原理。