隨著全球能源危機(jī)的愈演愈烈，開發(fā)熱機(jī)元件用新型優(yōu)質(zhì)葉片鋼、提高現(xiàn)有葉片鋼的產(chǎn)品質(zhì)量變得越來越迫切。具有卓越力學(xué)性能的耐熱馬氏體不銹鋼（MHRSS）403Nb是一種很有潛力的葉片鋼，能夠很好地符合制造熱機(jī)元件對(duì)材料性能提出的優(yōu)質(zhì)要求。403Nb鋼是從傳統(tǒng)AISI403不銹鋼發(fā)展而來的，它添加了一定量的Nb（～0.2wt%)和V（≤0.1wt%）。由于馬氏體型403Nb鋼在高溫下具有優(yōu)于AISI403不銹鋼的優(yōu)良性能，因此被廣泛用于制造熱機(jī)元件的蒸汽輪機(jī)葉片。
在Cr型不銹鋼中加入Nb和V之后，由于非常強(qiáng)的碳化物形成能力，在403Nb鋼中，這兩種合金化元素會(huì)在隨后的形變熱處理中發(fā)生兩種疊加作用：一種是在熱加工過程中發(fā)生細(xì)小的碳化物顆粒析出（即NbC析出），這種碳化物會(huì)阻止Cr23C6在約1000℃時(shí)的析出，從而改善鋼的形變熱處理性能；另一種是通過在800℃以下析出VC來細(xì)化鋼的顯微組織。上述綜合強(qiáng)化作用使得403Nb鋼在高溫下的力學(xué)性能大大提高。
對(duì)于403Nb鋼的生產(chǎn)來說，通常用EAF+ESR工藝煉鋼，其加工工藝包括熱鍛或傳統(tǒng)的熱軋加后道的熱處理。403Nb鋼的化學(xué)成分見下表(wt%)：
|
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cr |
Mo |
Nb |
V |
Ni |
Fe |
|
0.16 |
0.46 |
0.28 |
0.002 |
0.016 |
11.98 |
0.029 |
0.22 |
0.0128 |
0.12 |
余量 |
當(dāng)前，可以用先進(jìn)的多機(jī)架串列式軋機(jī)熱軋來生產(chǎn)這種403Nb鋼，由于采用這種先進(jìn)工藝，生產(chǎn)效率也可大大提高。由于多機(jī)架串列式熱軋是一種快速而大變形量的工藝，在此工藝中，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶不可避免，作為熱變形過程中的一種非常好的軟化作用，通常將動(dòng)態(tài)再結(jié)晶作為控制顯微組織變化的途徑之一。
采用單輥形變熱處理模擬試驗(yàn)，在900～1150℃、0.01～1s-1應(yīng)變速率下對(duì)耐熱馬氏體不銹鋼403Nb的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶（DRX)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，403Nb的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線可以分級(jí)為兩類：一類為動(dòng)態(tài)回復(fù)，一類為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。403Nb鋼在小于0.5s-1的應(yīng)變速率下、在低于1000℃的溫度下很容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。通過模擬試驗(yàn)建立了403Nb鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的物理冶金模型，為該葉片鋼材料性能的進(jìn)一步研究提供了理論參考。（余冶）
