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超级铁素体不锈钢由于其优异的耐腐蚀性能以及合理的价格优势,广泛应用于对耐腐蚀性要求较高的领域,如化工行业热交换设备或滨海电站冷凝设备等。在这些不锈钢板材的生产过程中往往需要经历退火,而在退火及冷却过程中极易伴随中间相的析出。因此,如何通过合理的退火工艺既能获得细小的再结晶组织,又能避免脆性相的析出尤为重要。本文以太原钢铁集团有限公司生产的27Cr-4Mo-2Ni超级铁素体不锈钢热轧板为试验材料,在实验室条件下分别进行了固溶退火试验、冷轧及退火试验,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对试样的微观组织、织构以及析出相进行分析,并采用电子万能试验机和维氏硬度计对其力学性能进行测试,研究了不同冷却方式对热轧板固溶处理后的组织和力学性能的影响、不同冷轧量和退火温度对27Cr-4Mo-2Ni钢的组织和力学性能的影响,并通过动力学模拟对冷轧板在高温退火下的析出动力学和再结晶动力学进行计算。主要结果如下:(1)27Cr-4Mo-2Ni热轧板在1100℃固溶处理后再结晶完成,水冷、空冷和炉冷试样的晶粒尺寸分别达到62.1±1.7μm、75.4±2.2μm和77.9±3.9μm,固溶处理后热轧产生的加工硬化完全消除。固溶后水冷和空冷试样中仅发现Ti N和Nb(C,N)颗粒,而在炉冷试样中除Ti N和Nb(C,N)以外发现大量的Laves相。随着冷却速度的降低,试样的抗拉强度由590 MPa上升至732.5MPa,屈服强度由480 MPa上升至632.5 MPa,维氏硬度由253HV提高到295.8 HV,断后伸长率由28.6%下降至21.6%。炉冷过程中产生的Laves相显著提升试样的强度和硬度,但降低塑性。(2)27Cr-4Mo-2Ni固溶板经过冷轧后,晶粒由等轴状变为沿轧向伸长的条带状,随着变形量的增加,晶粒变形程度逐渐增大。冷轧试样表现出很高的抗拉强度(>960 MPa)和屈服强度(>900 MPa),但伸长率极低(<1.2%)。冷轧27Cr-4Mo-2Ni钢在950-1100℃退火时,会产生Laves相和sigma相。其中Laves相析出孕育期较短,析出时间低于2 min,主要分布在晶界和亚晶界,析出温度区间为950-1050℃;而sigma相的孕育期较长,析出时间大于15min,析出温度区间为950-1000℃,析出位置为晶界和Ti N颗粒周围。根据试验结果计算的sigma析出动力学曲线表明:950℃的sigma析出动力学明显比1000℃快,随着退火时间的延长,sigma相含量逐渐升高。此外,冷轧压下量的增加能够加快sigma相析出动力学。Sigma相的析出能够显著提高冷轧板的硬度,但会严重恶化材料塑性,引起脆性断裂。冷轧试样在950℃退火时大部分晶粒仍保持伸长状,随着退火温度的升高,冷轧试样再结晶程度逐渐增大,在1050℃退火2 min后再结晶基本完成。升高温度或增加冷轧量能够加快再结晶动力学,且冷轧量的增加能够细化再结晶晶粒。冷轧试样在950℃退火1 h表现出较强的?-纤维织构和较弱的?-纤维织构,随着退火温度的升高,?-纤维织构逐渐减弱,?-纤维织构逐渐增强,温度达到1050℃及以上退火1 h时,试样表现出单一的?-纤维再结晶织构。这种强?-纤维织构有利于提高铁素体不锈钢的成形性能。综合比较固溶后不同冷却方式及冷轧板在不同退火工艺下的力学性能,得出热轧板固溶退火后最佳冷却方式为水冷,其硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为253 HV、590 MPa、480 MPa和28.6%。冷轧板最佳的退火工艺为:退火温度范围为1050-1100℃,退火时间2 min,冷却方式为水冷。在此退火工艺下的27Cr-4Mo-2Ni不锈钢冷轧板的强度(590-615MPa/460-475 MPa)、硬度(254-263 HV)和塑性(20.6-23.1%)最佳。