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316LN不锈钢管的动态再结晶行为与晶粒细化 低层错能的金属材料在热塑性变形过程中，动态再结晶是其主要的软化机制。316LN不锈钢管为典型低层错能钢，在再结晶温度线以上可以发生动态再结晶。动态再结晶是以无畸变的晶核生成、长大形成再结晶晶粒代替含有高位错密度的形变晶粒的过程，在消除大量位错的同时可以达到细化晶粒的目的。图１ａ为１１００℃时，316LN不锈钢管原始试样显微组织；图１ｂ为１１００℃、应变速率为０．０１ｓ－１时，316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的试样显微组织。 核电主管道锻造时应变速率可达０．０１ｓ－１量级。热力学模拟实验［６］得到了316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的规律，即随着真实应变的增加，流动应力趋于稳态，其临界的真实应变值为稳态应变εｓ。根据实验结果，稳态应变εｓ和Ｚ参数之间存在以下关系：εｓ＝０．１５３Ｚ０．０４４。其中，Ｚ为Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数，即温度补偿应变速率因子。316LN不锈钢管发生动态再结晶后的晶粒尺寸ｄＤＲＸ与Ｚ参数之间的关系为ｄＤＲＸ＝６．１０８×１０６Ｚ－０．３９２。根据以上公式，可以计算获得316LN不锈钢管在应变速率为０．０１ｓ－１条件下，各个温度的稳态应变εｓ以及晶粒尺寸ｄＤＲＸ，如表１中所示。 ＡＳＴＭ４级的晶粒大小大约为８０μｍ，因此在锻造的过程中，如果能保证每个温度条件下，316LN不锈钢管的真实应变大于稳态应变，则锻造后的晶粒尺寸可以达到ＡＳＴＭ４级或更细。在锻造的过程中，锻件温度是逐渐降低的。本文通过热力学模拟实验［７］，研究了316LN不锈钢管多道次变形条件下的动态再结晶行为。图２中为316LN不锈钢管在不同变形温度梯度、应变速率为０．０１ｓ－１条件下的双道次变形试样显微组织。其中：Ｔ１，Ｔ２，ε１和ε２分别为第１、２道次的变形温度和应变量。用截线法计算得到其晶粒尺寸分别为（ａ）５０．５μｍ和（ｂ）２３．８μｍ，满足晶粒度要求。因此，在１０５０～１２００℃的高温区，在锻造条件允许的情况下，增大316LN不锈钢管锻造时的变形量，有利于保证动态再结晶的充分发生和晶粒细化。
以316不锈钢管为研究对象，采用火花直读光谱仪检测316不锈钢管的基本成分，利用高温真空硬度计对316不锈钢管不同温度下的维氏硬度进行测试与分析，采用金相显微镜对316不锈钢管的组织结构进行分析。分别以GCr15钢、440C钢、316不锈钢管、304不锈钢管球为摩擦副，与316不锈钢管圆盘在 摩擦磨损试验机上进行球盘摩擦实验。结果表明：干摩擦条件下，316不锈钢管的表面耐磨性能优于304不锈钢管，弱于GCr15钢与440C钢。316不锈钢管与GCr15钢的高温摩擦实验表明：316不锈钢管的耐磨性能随摩擦温度的升高逐渐降低。温度的升高导致316钢组织变软，以致加剧试样与摩擦副之间的黏附黏着，导致严重磨损。 不锈钢管有着良好的耐腐蚀性能，优异的加工性能，在多个领域得到了广泛的应用。奥氏体不锈钢管是不锈钢管中使用量和生产量 的一种钢材，以其优异的耐腐蚀性能和加工成型性能成为现代工业中重要的工程材料之一。奥氏体不锈钢管是面心立方结构，无磁性，它的含铬量在17％～25％之间，含镍量在8％～25％之间。它在室温下的组织为奥氏体，有着良好的塑性以及焊接性。由于其不但具备优良的耐腐蚀性能，而且有着良好的力学性能和加工性能，从而在机械设备领域获得了广泛的应用。
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304不锈钢管具有良好的冷、热加工性能，可采用通用的各种冷、热加工工艺生产锻材、棒材、线材、板材、带材和丝材等冶金产品，热加工温度范围为900~1180℃。冷加工较易，无特殊困难，由于两种钢易于冷加硬化，当冷变形量过大时，须进行中间退火处理，以利于进一步加工。 304不锈钢管的固溶处理温度为1080~1100℃，冷却方式为水冷或空冷。冷加工中间退火温度多在850~970℃，保温一定时间后水冷。经固溶处理后钢的组织为奥氏体组织，有时也存在少量铁素体。 304不锈钢管抑制焊接时的碳化物析出，可采用通用的方法进行焊接。手工电弧焊，含碳0.04%~0.06%的薄截面尺寸的304不锈钢可采用奥002焊条，焊后可不产生晶间腐蚀倾向，对于厚截面尺，要保持焊后的耐晶间腐蚀性能，需进行焊后热处理，若不热处理，应改为304L不锈钢或稳定型奥氏体不锈钢。 304不锈钢钢管在应用过程中，常常用于冷成型操作。其冷成型性能是衡量能否顺利成型和成品率高低的重要技术指标。影响304不锈钢的冷成型因素较多，也很复杂。就其金属学因素来讲主要是钢的成分，即铬当量和镍当量之比，其常规拉伸性能中的延伸率是一个重要的表征指标。为了获得良好的冷成型性能，应控制钢中的铬当量和镍当量的比值处于一个适当的范围。 食品用设备，一般化工设备，原子能工业用装置部件等，均被广泛应用。适于深冲件和输酸管道、容器等。车辆、汽车零件盒家用器具也都采用该钢种。它是奥氏体不锈钢中生产和用量较多的钢，用于生产薄壁件、输酸管道及结构件等。也经常作焊接铬镍不锈钢和不锈钢的芯材，非磁性部件以及低温环境下使用的部件等。
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