奧氏體無錫不銹鋼應變強化工藝

奧氏體無錫不銹鋼具有良好的綜合力學性能和優(yōu)異的抗腐蝕性能，是一種應用廣泛的壓力容器用鋼。通常奧氏體無錫不銹鋼屈服強度較低，屈強比小，按照現(xiàn)行的安全系數(shù)，其許用應力由材料的屈服強度決定，因而導致設計的壓力容器壁厚較厚、設備笨重，材料浪費嚴重，制造和運輸成本較高。

　　利用應變強化工藝，在確保奧氏體無錫不銹鋼原有力學性能不受大的影響的前提下，使材料發(fā)生一部分塑性變形，可以有效提高奧氏體無錫不銹鋼的屈服強度。采用應變強化后材料新的屈服強度設計的容器，其壁厚通常可以減薄30%～50%，有利于節(jié)省材料，降低制造成本及運輸中的能耗，經(jīng)濟效益顯著。因此，應變強化技術(shù)是一種節(jié)材降耗的綠色制造技術(shù)。

　　應變強化技術(shù)最早于20世紀50年代由瑞典Avesta公司提出，隨后被澳大利亞借鑒。由于當時缺乏足夠的設計和使用經(jīng)驗，在此后的20多年間，世界其他各國對此技術(shù)都持謹慎態(tài)度，主要原因是大多數(shù)國家現(xiàn)行的壓力容器設計標準都較應變強化技術(shù)保守。因此，出于安全性考慮，大部分國家對應變強化技術(shù)都采取限制性使用，且制定的適用條件較為苛刻。近10年來，隨著成功使用的案例和在使用中積累的工程經(jīng)驗越來越多，英國標準協(xié)會、美國機械工程師協(xié)會等一些權(quán)威標準機構(gòu)相繼采納應變強化技術(shù)涉及制造奧氏體無錫不銹鋼壓力容器。

　　鑒于我國尚無奧氏體無錫不銹鋼應變強化技術(shù)的國家標準及行業(yè)標準，為了規(guī)范該項技術(shù)在我國的應用，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局委托全國鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員會開展了奧氏體不銹鋼應變強化技術(shù)制造深冷壓力容器的技術(shù)評審工作。

　　針對奧氏體無錫不銹鋼延性好但屈服強度低的問題，提出采用應變強化工藝來提高材料屈服強度。分析了應變強化工藝中兩個關(guān)鍵工藝參數(shù)—應變速度和應變量對材料力學行為的影響，提出應變速度不宜過慢，否則會出現(xiàn)鋸齒形屈服行為，對材料性能造成不利影響。應變強化后的奧氏體不銹鋼在顯著提高強度的同時，仍能保持較好的韌性。通過金相組織分析、馬氏體體積分數(shù)測定等結(jié)果表明，將應變量控制在10%以下，強化后奧氏體組織僅發(fā)生少量的α'馬氏體相變，對材料的力學性能影響不大，且材料的微觀組織也沒有明顯變化。

　　研究結(jié)果表明，采用應變強化技術(shù)在大幅度提高奧氏體無錫不銹鋼屈服強度的同時，對材料的其他力學性能均不造成大的影響，從而為壓力容器的安全運行提供有力保證，可實現(xiàn)壓力容器的輕型化設計，經(jīng)濟和社會效益顯著，應用前景廣闊。