双相不锈钢的热塑性较差,这是在热加工时奥氏体相和铁素体相的变形行为不同的缘故。在热加工过程中,铁素体晶粒的回复和再结晶过程远较奥氏体中迅速,铁素体的软化过程先于奥氏体相。两相的软化过程不同引起两相间出现不均匀的应力和应变分布,导致相界的裂纹成核和扩展。
图9.81为双相不锈钢的相比例与其高温塑性关系的示意图。图中显示,当α相或y相的含量超过约20%时,钢的塑性降低,热变形时容易出现裂纹等缺陷。为了保证双相不锈钢在热轧或热锻时有足够的塑性,热加工时的加热温度需保证组织中的奥氏体相含量为8%~10%,在热变形终止温度时奥氏体的含量为25%~30%。
我国学者曾以022Cr25Ni6Mo3N双相不锈钢为基础,将钢中镍、氮含量分别在0%~10%和0.08%~0.23%范围内进行调整,研究了α、y两相比例对钢热塑性的影响。研究结果表明,在低温(900℃)、低α相区和高温、中α相区的热塑性明显低于其他区。因此,对α相含量低的钢(α相含量小于30%)的热加工温度宜选择高一些,热加工终止温度应控制在1000℃以上,而对于α相含量大于40%的钢的热加工温度,宜选择低一些,热加工终止温度范围应控制在900~1000℃。
最近关于SAF 2205(022Cr22Ni5Mo3N)钢高温热变形过程的研究表明,该钢在1100~1200℃进行热加工,加热温度下奥氏体相含量可以控制在10%左右,变形终止时奥氏体相含量可以控制在30%左右,呈现出良好的热塑性,热加工性能较好。
降低双相不锈钢中的硫、氧含量,加入适量的稀土元素、钙等单元素或复合加入可以有效地改善钢的热加工性能。