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316LN不锈钢管单道次和多道次变形条件下的动态再结晶行为，获得316LN不锈钢管在锻造成形中的晶粒细化判据；提出了上平下Ｖ砧的改进砧形，对锻件采用大圆角Ｖ砧以及上下不等砧宽比进行拔长，采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，研究了拔长过程应力应变分布规律，并确定合理的工艺参数，有效地提高锻件变形区域的等效应变及均匀分布，达到锻件变形均匀和晶粒细化的目的。该结果对核电主管道锻造工艺方案优化具有理论参考价值。 核电主管道是核电蒸气供应系统输出堆芯热能的大型厚壁管道，属于核一级关键部件。ＡＰ１０００核电主管道用钢为奥氏体不锈钢，牌号为３１６ＬＮ。该钢种在加热或冷却的过程中没有相变，因此不能通过热处理细化晶粒。为了达到最终产品的晶粒度要求（ＡＳＴＭ２级或更细的ＡＳＴＭ４级），主管道的锻造成形起着关键的作用［１－３］。目前，国内外在同步进行ＡＰ１０００核电主管道的研制工作。核电主管道锻造成形包括镦粗、拔长、分料、整圆等工序，其关键工序是拔长。上平下Ｖ砧法拔长较无Ｍａｎｎｅｓｍａｎｎ效应的锻造（ｆｒｅｅｆｒｏｍＭａｎｎｅｓｍａｎｎｅｆｆｅｃｔ，ＦＭ）法和宽砧大压下量锻造（ｗｉｄｅｄｉｅｈｅａｖｙｂｌｏｗｆｏｒｇｉｎｇ，ＷＨＦ）法具有更高的拔长效率；较宽砧大压下量上下Ｖ砧（ＫＤ）法对压机的吨位要求低，且上平下Ｖ砧拔长时，锻件圆截面应变分布不对称，更有利于提高最终管坯产品的质量［４－５］。因此，本文提出上平下Ｖ砧的改进砧形，采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，对锻件采用大圆角Ｖ砧以及上下不等砧宽比进行拔长的实验研究，探讨通过改进砧形提高锻件等效应变分布的可能性，以解决316LN不锈钢管锻造过程晶粒细化和晶粒均匀性问题。
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氮在316L不锈钢管的作用除了代替部分贵重金属镍外，主要是在不损害钢的塑性和韧性的前提下，显著提高钢的强度。氮对316L不锈钢管的强化优势如图所示。目前关于氮的强化作用主要包括间隙固溶强化，晶界强化，析出强化。 可以看出氮和碳在钢中主要以间隙原子形式存在，但在不同的晶格中占据不同的位置。在体心立方晶格中占据四面体间隙位置，在面心立方晶格中占据八面体间隙位置。由于316L不锈钢管的晶格结构为面心立方晶格，因此氮和碳在奥氏体中主要存在于八面体间隙位置。 与碳相比氮原子半径虽然较小，但氮在316L不锈钢管的晶格中可以产生更大的晶格膨胀，使位错运动的阻力增大，强度增加。有研究表明，在300系列不锈钢管中加入0.1%的氮元素，奥氏体基体畸变应力增加3.3倍，室温强度提高约60MP~100MP。另一方面，氮原子对位错也有强烈的钉扎作用。这是由于氮原子与位错的结合焓较高；再者氮原子与位错之间也存在静电的相互作用，因为位错的核心由于缺少自由电子，而带正电荷，氮原子附近由于自由电子较多，带负电荷。这使得氮原子与位错之间发生静电吸引作用，强化效应增加。氮还可以使原子间电子交换的方向性降低，使电子在晶体结构内的分布更均匀，更利于氮的弥散强化。此外，由于电子交换方向性降低，原子键合在位错滑移过程中并未减弱或受到破坏，所以氮合金化后的316L不锈钢管仍具有较高的断裂韧性。
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