宏盛特钢通过晶粒细化提高2507双相不锈钢材料的强度和塑性

在人类发展中，材料的重要性毋庸置疑，它是制造一切的物质基础，历来是人类发展的标志。材料的进步促进了社会发展，先进材料和制造工艺关乎国民生活质量、国家安全，能否研发先进材料是判断国家综合实力的重要依据，是一切高技术的基础。2017年全球粗钢总产量达16.9亿吨，同比增长5.3%。中国的粗钢产量为8.3亿吨，同比增长5.7%。中国粗钢产量占全球粗钢产量的份额由2016年的49.0%上升到2017年49.2%；十种有色金属（铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、镁、海绵钛、汞）产量5345万吨�？梢钥闯�，虽然铝、镁等新型轻质合金在某些方面有着优异的性能，但钢铁材料依然是使用最为广泛的金属材料，在社会生活生产以及经济建设中发挥着重要作用，成为衡量一个国家综合国力的横向指标之一。

不锈钢是一种重要的钢铁材料，通过添加合金元素来提高耐蚀性。进入21世纪后，可持续发展的理念越来越被人们重视，怎样减少能耗，提高资源利用率倍受关注。不锈钢的发展也朝着节镍型不锈钢和超级型不锈钢发展，如S32101、S32003等节镍型双相不锈钢，他们有较少的合金元素且有较好的耐腐蚀性，生产成本较低，可以替代304、316不锈钢等高镍不锈钢。超级型不锈钢如2507、2906超级双相不锈钢等，它们有更高的合金化程度，因此更加具有优良的耐点蚀、耐应力腐蚀性能，可替代镍基合金等，有效减少镍资源的用量。细晶强化是常用的强化金属材料的一种方法，根据公式可以知道，晶粒尺寸越小，强度越高，但当晶粒细化至纳米级别时，材料的室温塑性很低，严重制约了纳米金属的工程应用。为了解决这一问题，在纳米晶的基体上加入微米晶，使其形成双峰分布的显微组织，可以在不降低强度的基础上显著提高其塑性。

浙江宏盛特钢有限公司主要研究轧制参数对铝热反应法制备的微纳结构2507双相不锈钢微观组织及相应力学性能的影响，探索最优轧制参数，获得高强高塑微纳结构2507双相不锈钢，为后续的放大化生产提供理论依据和技术支持。浙江宏盛特钢有限公司通过晶粒细化可以提高材料的强度和塑性，但当晶粒细化至纳米级别时，塑性应变引起的延性损失比强度的增加更为明显，从实际应用的角度来看，合理的强度和塑性平衡是必须的。为了解决纳米晶金属在室温下塑性差的问题，在纳米晶的基体中加入适当的微米晶，纳米晶可以提高材料的强度，微米晶有较大的加工硬化能力，使得微纳结构金属不仅有高的强度，也有高的塑性。当前制备微纳结构金属的方法还有一些缺点。宏盛特钢采用新的铝热反应法制备微纳结构2507双相不锈钢，在课题组前期制备的微纳结构2507双相不锈钢的基础上，主要研究轧制参数对微纳结构2507双相不锈钢组织和性能的影响。

在本课题组前期实验发现，轧制可以调控微纳结构金属显微组织，而且轧制是工业生产中一种常见的加工方式，可以改善铸态组织，适合大批量生产。本文主要采用大炉子烧制微纳结构2507双相不锈钢，制备出尺寸更大的块体材料。在不同温度下轧制不同变形量，利用XRD、SEM、EPMA和TEM在不同轧制参数2507双相不锈钢的组织变化，研究轧制对微纳结构2507双相不锈钢晶粒分布和相组成的影响，采用拉伸实验和硬度实验探索最佳的轧制参数，确定最佳的轧制工艺，获得高强高塑的2507双相不锈钢。随着社会的发展，人们对能源的需求日益增加，对美好生活的追求越来越强烈，但随着资源的日渐枯竭和环境污染，如何持续健康发展是21世纪的发展要求。虽然现在有很多强度很高的新型金属材料，但钢铁材料作为当前使用量最大的金属材料，提高材料强度，减少生产能耗是迫在眉睫的问题。铝热反应制备的微纳结构钢铁材料，不仅具有尺寸大，强度高塑性好的特点，而且制备的过程依靠化学反应放出的热量熔化金属，具有能耗低，节能减排的特点。本文主要研究轧制对微纳结构2507双相不锈钢组织和性能的影响，探索最优轧制参数，制备出高强高塑双相不锈钢，为下一步放大化生产提供理论支持。

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