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從工業(yè)化生產(chǎn)的0Cr19Ni9N奧氏體不銹鋼大鍛件實(shí)物中取樣，研究了粗大原始組織的高溫再結(jié)晶。結(jié)果表明，通過(guò)再結(jié)晶可得到細(xì)小的均勻組織，形變儲(chǔ)存能越高，再結(jié)晶溫度越低，原始組織晶粒越細(xì)，再結(jié)晶溫度也越低。而且，提高再結(jié)晶溫度可顯著加速再結(jié)晶，完全再結(jié)晶后，其強(qiáng)度下降，塑性增加。

一.引言 

神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈塑性變形的鋼，處于一種亞穩(wěn)定的高能量狀態(tài)，它可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的狀態(tài)，其轉(zhuǎn)變方式取決于所采取的熱處理溫度和時(shí)間。幾種可能的轉(zhuǎn)變都是重構(gòu)式轉(zhuǎn)變，而且是熱激活的，可以簡(jiǎn)單劃分為三個(gè)重疊的階段：回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大。

神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)對(duì)于冷變形，在回復(fù)過(guò)程中釋放了一部分能量，但大部分能量仍然保持著，并作為再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。影響再結(jié)晶的因素除了時(shí)間和溫度外，還有合金元素、晶粒大小以及冷變形程度等。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)冷變形后的再結(jié)晶研究較多，對(duì)經(jīng)高溫變形的0Cr19Ni9N 大鍛件熱處理后的再結(jié)晶報(bào)道較少。由于奧氏體鋼大鍛件的生產(chǎn)需要多次鍛造，每次的加熱溫度較高，容易造成粗晶，如果最后一次的鍛造有一定的變形量，則可在隨后的熱處理過(guò)程中通過(guò)再結(jié)晶來(lái)改善組織。研究人員就0Cr19Ni9N奧氏體鋼大鍛件的再結(jié)晶進(jìn)行探討。

二.試驗(yàn)材料和方法

冶煉工藝采用真空感應(yīng)＋電渣重熔，試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1。把鋼錠加熱到1180℃，鍛成?600mm×?380mm×1800mm 的筒件?試樣沿切向取自鍛件內(nèi)外表面間1/2處。

三.試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖1為最后一次鍛造變形量較大( 約23％） 時(shí)，其鍛態(tài)組織儲(chǔ)存能較高的大鍛件再結(jié)晶組織。由圖1a可見(jiàn)，鍛件的原始組織粗大，有少量的碎化晶粒，高溫形變后遺留下的滑移線很多，表明鍛件經(jīng)受了較大的高溫變形量；經(jīng)1010℃×40min 固溶處理后（圖1b） ，晶粒尺寸還是較粗大，此階段可能主要發(fā)生了回復(fù)過(guò)程；繼續(xù)提高固溶溫度，經(jīng)1050℃×40min 固溶處理后（圖1c），組織已發(fā)生了明顯的再結(jié)晶，晶粒明顯細(xì)化。

再結(jié)晶是一個(gè)形核長(zhǎng)大的過(guò)程，再結(jié)晶晶核是通過(guò)在變形基體中產(chǎn)生一些具有高遷移率的大角度晶界的無(wú)應(yīng)變區(qū)而形成。因晶界、第二相等具有的位錯(cuò)密度高，易形成高儲(chǔ)存能差區(qū)，而儲(chǔ)存能差是再結(jié)晶形核的驅(qū)動(dòng)力。對(duì)經(jīng)熱加工的奧氏體不銹鋼大鍛件，晶界是優(yōu)先形核處（圖3c） ，1010℃×2h固溶處理后，大晶粒的晶界出現(xiàn)了再結(jié)晶晶粒。    

再結(jié)晶又是一種與原子擴(kuò)散有關(guān)的熱激活過(guò)程。升高固溶溫度，原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，使再結(jié)晶形核率和長(zhǎng)大率皆增大，形核率N和長(zhǎng)大率G隨溫度的增加服從阿累尼烏斯方程，即式中：

Qn和Qg分別為形核激活能和長(zhǎng)大激活能；N0、G0為計(jì)算常數(shù)；R為常數(shù)。提高再結(jié)晶加熱溫度，可顯著加速再結(jié)晶過(guò)程 。由圖1可見(jiàn)，從1010℃提高到1050℃固溶再結(jié)晶顯著加速。

再結(jié)晶過(guò)程對(duì)力學(xué)性能的影響見(jiàn)圖2。經(jīng)1010℃×40min固溶處理后，再結(jié)晶發(fā)生很少，強(qiáng)度略有下降，塑性略有提高；經(jīng)1050℃×40min固溶處理后，由于鍛態(tài)組織已進(jìn)行了明顯的再結(jié)晶，屈服強(qiáng)度顯著下降，塑性變化不大。

如原始晶粒尺寸與圖1相近，但組織中遺留的應(yīng)變能較少時(shí)，其再結(jié)晶組織見(jiàn)圖3。由圖3a 可見(jiàn)，鍛件的原始組織粗大，高溫形變后遺留下的滑移線較少，表明鍛件最后一次的高溫變形量沒(méi)有圖1大。經(jīng)1010℃×40min、1050℃×40min 固溶處理后（ 圖3b 、c） ，晶粒尺寸還是較粗大，此階段可能主要發(fā)生了回復(fù)過(guò)程，再結(jié)晶進(jìn)行得較少，1010℃×40min 固溶處理后熱變形遺留的滑移線還存在（圖3b） ；繼續(xù)提高固溶溫度，經(jīng)1080℃×40min 固溶處理后（ 圖3d） ，已發(fā)生明顯再結(jié)晶，晶粒明顯細(xì)化。

對(duì)照?qǐng)D1、3可知，0Cr19Ni9N 奧氏體不銹鋼大鍛件經(jīng)高溫形變（ 鍛造） 后，得到粗大的晶粒組織，由于鍛件高溫?zé)峒庸ず笃涫覝亟M織有一定的形變儲(chǔ)存能，在隨后的固溶處理時(shí)會(huì)發(fā)生再結(jié)晶使組織得到細(xì)化，而且，原始變形量越大，形變儲(chǔ)存能越高，則形核驅(qū)動(dòng)力越大，可進(jìn)行再結(jié)晶的溫度就越低。神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)

類似于圖3的變形量，細(xì)化原始晶粒尺寸，其再結(jié)晶組織見(jiàn)圖4。經(jīng)1050℃×40min固溶處理后就發(fā)生明顯的再結(jié)晶，對(duì)照?qǐng)D3可知，細(xì)化晶粒后的再結(jié)晶溫度降低了。這是由于原始鍛造組織越細(xì)，可供再結(jié)晶形核的區(qū)域越多，可發(fā)生再結(jié)晶的溫度就降低。

固溶時(shí)間對(duì)再結(jié)晶組織的影響見(jiàn)圖5。在1050℃、1080℃溫度下固溶，40min時(shí)僅在原始粗晶粒晶界處有極少量的再結(jié)晶發(fā)生，繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間到2h后，完成了大部分再結(jié)晶，由圖5e 可見(jiàn)，組織中有一大晶粒，大晶粒內(nèi)還有晶粒?說(shuō)明該晶粒不是二次再結(jié)晶長(zhǎng)大的晶粒；提高固溶溫度到1150℃，保溫40min時(shí)再結(jié)晶已完成，晶粒大小均勻，但再結(jié)晶晶粒較低溫再結(jié)晶晶粒大，繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大。這說(shuō)明，原始晶粒粗，降低了再結(jié)晶細(xì)化晶粒的效率。

神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)由此可見(jiàn)，再結(jié)晶發(fā)生的數(shù)量是時(shí)間的函數(shù)，固溶溫度較低時(shí)，完全再結(jié)晶所需的時(shí)間較長(zhǎng)，而在固溶溫度較高時(shí)，短時(shí)間就可完全再結(jié)晶，且組織均勻，但晶粒尺寸較大。

神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)根據(jù)固溶時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響可知，隨固溶溫度的提高，強(qiáng)度下降，塑性增加。在1080℃固溶，隨固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度下降，塑性略有提高；提高固溶溫度到1150℃，由于再結(jié)晶已完成，且再結(jié)晶晶粒尺寸較大，強(qiáng)度明顯下降，塑性提高。　　

神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)由再結(jié)晶對(duì)力學(xué)性能的影響可知，由于完全再結(jié)晶后的鍛件內(nèi)部組織的形變強(qiáng)化等強(qiáng)化作用的減弱或消失，強(qiáng)度下降，塑性略有提高。

四.結(jié)論

0Cr19Ni9N 鍛件粗大組織可通過(guò)再結(jié)晶而細(xì)化。形變儲(chǔ)存能越高，再結(jié)晶溫度越低。原始組織晶粒越細(xì)，再結(jié)晶溫度越低。提高再結(jié)晶溫度可顯著加速再結(jié)晶。完全再結(jié)晶后強(qiáng)度下降，塑性增加。