Z12CN13马氏体不锈钢材料的再结晶临界应变研究(3)
本文借助gleeble-1500热模拟压缩机对Z12CN13马氏体不锈钢进行热模拟压缩试验，将实验与计算分析相结合，系统的分析Z12CN13马氏体不锈钢热变形行为，通过塑性本构关系得出影响真应力应变曲线的因素，并求出Z12CN13马氏体不锈钢的临界应变，材料动态激活能Q以及高温塑性中的Z参数方程，基于求得参数准确建立动态再结晶临界应变模型，从而为实际生产工艺提供了理论依据。
1.1 Z12CN13马氏体不锈钢简介
通常，人们把含镍量大于8%或含铬量大于12%的的合金钢归类为不锈钢。其中一类组织状态为马氏体的不锈钢种称为马氏体不锈钢，该类钢种一般相对同一类钢种来说，马氏体不锈钢相比于其他不锈钢含碳量比较高，强度明显高于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢，一般表现出良好的拉伸性能、塑性、冲击韧性、以及耐蚀性。马氏体不锈钢是一类能硬化处理的钢种，可以进行热处理来调整其性能和组织。马氏体不锈钢主要用于核电、机械、航空、车辆等重工业与新型工业等多种尖端领域中[5]。如今，人们更加重视马氏体不锈钢的重视，在其成分、冶炼工艺、加工工艺、热处理工艺、金相组织等方面不断进行探究并调整与改进，使用各种手段使其机械性能和力学性能不断提高。随着科学技术的发展与进步，大量的新产品出现，随之更多的新问题也面临解决，也对马氏体不锈钢的性能有了更新的、更高的要求，加快了马氏体不锈钢的发展，现在更能重视对马氏体材料晶粒的研究。因为金属的性能与其晶粒有着密切的关系，通过细化金属的晶粒，使其达到韧性与强度、塑性、力学性能等多种性能的提高与优化，让它发挥出最好的机械性能[6]。
Z12CN13马氏体不锈钢是优良的特种钢种,表现出良好的拉伸性能、塑性、冲击韧性、以及耐蚀性，常常用于核电站核心设备堆内构件大锻件中，运行环境非常恶劣，经常处在高温、高压、强腐蚀、高辐射的环境中。
1.2 化学元素对对马氏体不锈钢的影响
1.2.1 C的影响
C元素在马氏体不锈钢中起决定性作用，马氏体不锈钢C含量一般在0．1％到1.0％之间，C是奥氏体形成元素，提高C含量可直接扩大钢的高温奥氏体区，提高不锈钢钢的硬度[5]。但随C含量增加，钢的韧性下降。C量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，C能增加钢的冷脆性和时效敏性。
1.2.2 Cr的影响
马氏体铬不锈钢的Cr含量一般为12％～18％，其中13％Cr马氏体铬不锈钢是常用的钢类，当Cr含量低于12％时，钢的耐蚀性快速降低，钢的耐蚀性随钢中Cr的百分含量的增加而提高。在结构钢和工具钢中，Cr能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。Cr又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
1.2.3 Nb的影响
Nb是强C化物形成元素，Nb能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。Nb可以起到细化晶粒的作用，细晶强化效果好；加入Nb还能提高不锈钢的抗回火性。在合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力[7]。
1.2.4 Mo的影响
Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)[8]。钢中加入Mo，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。马氏体铬不锈钢中加入小于1％含量的Mo可明显改善钢的耐点蚀性，提高钢的强度和抗回火性。
1.2.5 Mn的影响
Mn是奥氏体形成元素，适当含量的Mn的加入能保证钢中产生一定的MnS，优化不锈钢的热加工性能；Mn提高钢的淬性，改善钢的热加工性能锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能[9]。同时，钢的强度也有一定程度的提高；但是Mn含量不能太高，否则将增加钢中残余奥氏体的含量，并降低马氏体的转变温度。