高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为

　　以N的质量分数为0.2%左右的马氏体不锈轴承钢为试验钢，该试验钢属于高N钢的范畴。由于间隙元素N的加入，使钢的力学性能有了显著的改善。研究显示，N的加入能显著地提高奥氏体不锈钢的流变应力。但鲜有研究报道高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为，特别是没有涉及高N不锈轴承钢在热变形过程中的组织演变规律。因此，本项目对高N马氏体不锈轴承钢的热变形过程中的动态再结晶过程的影响因素进行了研究，以期能为高N马氏体不锈轴承钢的锻造提供理论基础和试验参数。

　　试验用钢采用非真空感应炉冶炼和电渣重熔双联工艺制得。熔炼后的钢锭在1100℃开始锻造，终锻温度约为900℃，棒料的终锻尺寸为60mm，随后空冷至室温。然后从棒料上沿轴向取样，加工成Φ8mm×15mm的小圆柱，进行热压缩试验。试验钢的化学成分如表1所示。

　　表1  试验钢的化学成分（质量分数，%）　　 

　　热压缩试验在Gleeble-3800热模拟试验机上进行。首先以10℃/s的速度升温至1200℃并保温60s，以消除由于温度不均对试样产生的影响。然后以5℃/s的速度降温至预定的变形温度下进行热压缩试验，热压缩应变量分别为0.2、0.4和0.6，应变速率分别为1、5和20s-1，变形温度在1040～1120℃范围内。变形后的试样立即进行水冷却，以保留高温奥氏体组织状态。采用金相等手段分析热变形过程中试验钢的组织演变。结果表明：

　　（1）高N马氏体不锈轴承钢在试验温度范围内发生了明显的动态再结晶，再结晶平均晶粒尺寸在5～10μm之间。试样中的碳化物数量随应变量的增大而增多，平均晶粒尺寸呈减小趋势。

　　（2）试验钢在应变量为0.6时的热变形激活能为410.7kJ/mol，热变形激活能随着变形量的增大而增大。得到包含了应变量在内的高N马氏体不锈轴承钢的流变应力方程。

　　（3）采用Zener-Hollomon参数法构建了高N马氏体不锈轴承钢的峰值应力（σ）与应变量（ε）的本构方程。