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316LN不锈钢管的动态再结晶行为与晶粒细化 低层错能的金属材料在热塑性变形过程中，动态再结晶是其主要的软化机制。316LN不锈钢管为典型低层错能钢，在再结晶温度线以上可以发生动态再结晶。动态再结晶是以无畸变的晶核生成、长大形成再结晶晶粒代替含有高位错密度的形变晶粒的过程，在消除大量位错的同时可以达到细化晶粒的目的。图１ａ为１１００℃时，316LN不锈钢管原始试样显微组织；图１ｂ为１１００℃、应变速率为０．０１ｓ－１时，316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的试样显微组织。 核电主管道锻造时应变速率可达０．０１ｓ－１量级。热力学模拟实验［６］得到了316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的规律，即随着真实应变的增加，流动应力趋于稳态，其临界的真实应变值为稳态应变εｓ。根据实验结果，稳态应变εｓ和Ｚ参数之间存在以下关系：εｓ＝０．１５３Ｚ０．０４４。其中，Ｚ为Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数，即温度补偿应变速率因子。316LN不锈钢管发生动态再结晶后的晶粒尺寸ｄＤＲＸ与Ｚ参数之间的关系为ｄＤＲＸ＝６．１０８×１０６Ｚ－０．３９２。根据以上公式，可以计算获得316LN不锈钢管在应变速率为０．０１ｓ－１条件下，各个温度的稳态应变εｓ以及晶粒尺寸ｄＤＲＸ，如表１中所示。 ＡＳＴＭ４级的晶粒大小大约为８０μｍ，因此在锻造的过程中，如果能保证每个温度条件下，316LN不锈钢管的真实应变大于稳态应变，则锻造后的晶粒尺寸可以达到ＡＳＴＭ４级或更细。在锻造的过程中，锻件温度是逐渐降低的。本文通过热力学模拟实验［７］，研究了316LN不锈钢管多道次变形条件下的动态再结晶行为。图２中为316LN不锈钢管在不同变形温度梯度、应变速率为０．０１ｓ－１条件下的双道次变形试样显微组织。其中：Ｔ１，Ｔ２，ε１和ε２分别为第１、２道次的变形温度和应变量。用截线法计算得到其晶粒尺寸分别为（ａ）５０．５μｍ和（ｂ）２３．８μｍ，满足晶粒度要求。因此，在１０５０～１２００℃的高温区，在锻造条件允许的情况下，增大316LN不锈钢管锻造时的变形量，有利于保证动态再结晶的充分发生和晶粒细化。
TP316H不锈钢管在20～300℃回火，硬度降低较缓或者不变化。TP316H不锈钢管在250℃以内圈火时，马氏体的基体含碳量仍达0. 25%左右，且有弥散析出的ε-碳化物，所以回火后钢的硬度仍在HRC 60左右。 当回火温度超过300℃，由于碳化物析出以及随后的聚集球化和α相的回复再结晶，硬度逐步下降，其变化规律与TP316L钢管相似。但由于TP316H不锈钢管中回火时析出的碳化物数量相对较多，所以在相同温度回火，硬度较高。 图7-23是TP316H不锈钢管的拉伸性能与回火温度的关系，在300℃以前回火，由于未能消除淬火的宏观应力，所以呈脆性破断，不能准确的测定性能数据。在300℃以上回火，其性能变化规律与低碳钢相似，即随回火温度升高强度降低，塑性和韧性增加。 对于316H不锈钢管及合金工具钢，为了反映它们在低温回火状态的强度和塑性，通常进行抗弯试验，图7-24为T12钢抗弯强度和挠度与回火温度的关系。可以看出，在225～250℃回火时，抗弯强度达极大值。在260℃以下温度回火时，由于内应力的减少，碳的脱溶，使原子间结合力增高，以及显微裂纹的焊合，因此脆断强度和塑性均随回火温度升高而增高。但回火温度超过250℃以后，则屈服强度降低，抗弯强度下降。 由于高碳片状马氏体高速形成，在撞击时能形成微裂纹，从而影响316H不锈钢管的塑性和韧性。在回火过程中，由于应力消除和在裂纹中析出碳化物，一部分微裂纹能自动焊合。图 7-25表示，淬火微裂纹在200℃回火时大部分已焊合，而在200～500℃回火时钢中微裂纹数目未见进一步减少，只有到600℃以上回火时，316H钢管中微裂纹才又有显著减少。但是即使经过高温回火或球化退火，仍有少数微裂纹残留存在。
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