904L超级奥氏体不锈钢试制开发与性能试验

　　904L（015Cr21Ni26Mo5Cu2）是一种超低碳高铬镍钼不锈钢，也是超级奥氏体不锈钢的典型代表，其耐蚀性远优于传统的304、316L奥氏体不锈钢，是常规不锈钢寿命多倍。904L具有良好抗晶间腐蚀、抗点腐蚀、抗缝隙腐蚀以及高抗应力腐蚀的能力，常用于强腐蚀环境中，主要用于制作石油、化工、环保、造纸等行业中长期在苛刻环境下运行的关键设备。

　　1.1冶炼试验

　　表2为冶炼后铸坯最终成份，从冶炼后成分可计算出，铬当量Creq%Cr+%Mo+1.5%Si+0.5%Nb25.6，镍当量Nieq%Ni+30%（C+N）+0.5%Mn27.0，Creq/Nieq0.95，冶炼达到目标成份要求。根据奥氏体不锈钢凝固模式，结合Creq25.8%时的Fe-Cr-Ni合金相图（图1），在此成份下其凝固模式应属于典型的A凝固模式：LL+，铸坯质量较好。对浇铸后的铸坯切样，铸坯内部未发现缩孔、夹杂、微裂纹等缺陷，和理论结果一致。

　　图125.8%Cr时的Fe-Ni-Cr相图

　　轧制试验在450中试轧制试验机上进行，试验坯尺寸为45mm110mm175mm，要求试验坯入炉温度850℃，然后加热至1260℃后保温1h，开轧温度≥1080℃，终轧温度≥850℃，采用11道次轧制，总压下率93%，最大道次压下率34%。实际轧制过程中轧制力及轧制温度如图2所示，从图中可看出，轧制过程中4-6道次轧制力最大，约为1300-1400KN，开轧温度1160℃，终轧温度710℃，未能满足不低于850℃终轧温度要求；轧制后，钢板边部除有轻微裂纹外，其余表面质量良好，在第二次试验轧制过程中，进一步优化了轧制工艺，减少了轧制道次，提高了轧制速度，轧制后钢板边部裂纹较第一次有了一定的减少。通过此两次轧制实验总结可知，在后续轧制试验过程中可进一步减少轧制道次，提高道次压下率，减小轧制过程中温降，提高终轧温度。

　　对浇注后的铸坯切样进行了低倍组织观察和夹杂物分析，同时对热轧后钢板进行了不同温度下的固溶实验和金相组织及性能检测。

　　将904L铸坯沿厚度方向剖开、打磨、抛光，然后采用盐酸溶液侵蚀抛光面，观察板坯的低倍组织，如图3所示。从图中可以看出，铸坯柱状晶区发达、粗大，呈现出具有同一方向性的连续柱状枝晶结构，比例大约有90%以上，占比较大，而表面的细晶区和心部的等轴晶区较少，范围较窄；对铸坯取样成分分析基本同表2所示，证实成分分布均匀，未发现偏析现象。图4为铸坯中的夹杂物数量及分布，夹杂物尺寸较小、基本在5-10m，且数量较少。

　　2.2钢板固溶处理实验结果

　　图5904L热轧板不同温度下的性能（a，强度；b,延伸率；c，HV）

　　图6为1120℃固溶处理后904L板的显微组织，从图可知，经固溶处理后晶界处的高温析出相已基本溶解固溶于奥氏体基体中，组织基本全为等轴晶的单一奥氏体组织，有少量孪晶组织出现，但未出现明显的条带状及第二相组织，晶粒均匀，晶粒尺寸在40-50m之间，晶粒度为5-6级。

　　1）通过对904L中试试验的冶炼和轧制，形成了冶炼过程中脱碳、吹气、温度控制等相关制度和工艺，对中试试验炉脱C效果，底吹N量控制和热加工工艺有了初步了解和掌握。

　　3）904L合金元素Cr、Mo、N含量高，热加工过程中变形抗力大，合理控制开轧和终轧温度，能较好预防和减少轧制后钢板开裂。