奥氏体不锈钢热加工过程内裂纹愈合与碳化物析出控制
发布时间：2020-08-21 21:20
【摘要】：内裂纹和腐蚀为大锻件失效的主要方式,大锻件尺寸较大,钢锭内部很容易出现内裂纹缺陷,若不能在锻造第一道次及时将其给予消除,这些缺陷会在后续锻造过程中扩展开裂,严重影响锻件的使用性能;而对已经消除缺陷的厚大锻件,固溶处理后冷速较慢处可能会有析出相析出,使得大锻件在恶劣环境下服役时会产生晶间腐蚀,从而导致锻件报废,因此对大锻件热加工过程中内裂纹消除及晶间腐蚀预防的研究必不可少。本文采用显微组织分析与拉伸实验相结合的方式研究不同锻造工艺下内裂纹的愈合情况;采用敏化试验加快腐蚀速度,用晶间腐蚀试验与弯曲试验相结合的方法研究冷速对析出相及晶间腐蚀敏感性的影响,研究结果如下:当温度为900℃时,原子活性比较低,温度提供的驱动力与内在驱动力之和不能满足裂纹愈合所需的驱动力,裂纹不能实现完全愈合;当温度为1000℃、变形量达到50%时,原子大量被激活,裂纹界面大部分实现接触;当温度大于1100℃、变形量大于40%时,试样塑性降低,原子高速扩散,裂纹实现完全愈合。与不含预置内裂纹的试样相比,含预置内裂纹的试样随着变形量的增加,强度迅速恢复到基体值,且1100℃与1200℃的恢复率曲线重合;低温下,试样的延伸率很难恢复;1100℃变形量大于20%时,延伸率迅速恢复,且在变形量为40%时,延伸率与强度都达到基体值,实现内裂纹的完全愈合。对于未敏化的试样,厚度达到560 mm(冷速为0.042℃/s)时固溶处理会有析出相析出;对于敏化后的试样,厚度达到360 mm(冷速为0.074℃/s)时固溶处理便会有析出相析出,且析出相为M_(23)C_6。对于未经敏化的试样,当厚度达到660 mm(冷速为0.032℃/s)时固溶处理,弯曲表面开始有裂纹存在。对敏化后试样,当厚度为360 mm(冷速为0.074℃/s)时固溶处理,弯曲表面开始有裂纹存在,且随着冷速变慢,裂纹越来越多;当厚度为660 mm(冷速为0.032℃/s)时固溶处理,试样表面出现严重的起皮和裂纹缺陷。因此需控制锻件冷速大于0.074℃/s,从而预防析出相的析出。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316.192;TM623
【图文】：
4图 1.1 裂纹预置方法 (a)平板撞击法 (b)钻孔法 (c)试样叠加法Fig.1.1 Crack preparation (a)flat hit (b)drilling (c)sample compression本文主要以裂纹缺陷为研究对象，研究不同的锻造温度和变形量对裂纹的影响，采用微观组织分析与力学性能分析相结合的方法，制定出合理艺，使内部裂纹缺陷完全愈合，不影响锻件的性能。有研究表明[44-46]，纹愈合分为两个过程，裂纹的闭合和闭合表面的焊合。闭合是指裂纹缺应力作用下表面相互接触，焊合是指表面闭合后在一定的条件下，比如、温度、压力等作用下通过微观的扩散、再结晶等方式形成冶金结合。王柏、杨煜生等研究者[47-49]研究发现，对于裂纹缺陷的修复起主导作用的形；韩静涛等人[50]认为温度才是裂纹修复的主要因素；刘丽娟等研究者度、变形量和保温时间是影响裂纹愈合的主要因素。
备和试验方案材料关工业使用背景，选用 316H 奥氏体不锈钢环锻件为研究钢的化学成分如表 2.1 所示。环形锻件的锻造工艺流程如锭进行倒棱，滚圆，然后进行多向锻造，对锻造合格的圆孔，得到所需的锻件。钢锭内存在的中心裂纹需在锻造开，以防止在后续的锻造过程中裂纹被扩展，造成无法挽回度控制不当，会因为固溶处理后不同位置冷速不同而发生究不同冷速对析出相的影响，并确定析出相对晶间腐蚀的件的厚度。表 2.1 316H 化学成分Tab.2.1 Chemical composition of 316HC Ni Mn Cr Mo Si 0.044 12.5 1.44 17.43 2.55 0.37 ＜0
样再次进行不同温度不同变形量的压缩，并加工成拉伸试样，通过拉伸结果来定量分析裂纹的愈合率。对于消除内部裂纹的钢锭，进行锻造成形，但为了防止晶间腐蚀的发生，需要对锻件的最终厚度进行控制，因此需要对不同厚度锻件的析出相演化及抗晶间腐蚀性进行研究。首先用 Abaqus 软件对不同厚度锻件的心部冷速进行模拟，接着在井式热处理炉内对各试样进行固溶处理，然后根据模拟出的冷却曲线进行冷却，上述试样每个条件下保证至少有两组试样，一组进行敏化处理，一组不做处理，接着在扫描电镜和金相显微镜下观察不同热处理条件下各试样的析出相析出情况。接着对上述标准试样进行晶间腐蚀处理，对腐蚀过的试样进行弯曲试验，通过观察弯曲外表面来分析各试样在不同冷速下的晶间腐蚀程度，从而判断出冷速对试样晶间腐蚀敏感性的影响。根据研究结果，得出能使裂纹愈合的合理锻造工艺并分析裂纹愈合的内在原因以及能预防晶间腐蚀发生的合理锻件厚度。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316.192;TM623
【图文】：
4图 1.1 裂纹预置方法 (a)平板撞击法 (b)钻孔法 (c)试样叠加法Fig.1.1 Crack preparation (a)flat hit (b)drilling (c)sample compression本文主要以裂纹缺陷为研究对象，研究不同的锻造温度和变形量对裂纹的影响，采用微观组织分析与力学性能分析相结合的方法，制定出合理艺，使内部裂纹缺陷完全愈合，不影响锻件的性能。有研究表明[44-46]，纹愈合分为两个过程，裂纹的闭合和闭合表面的焊合。闭合是指裂纹缺应力作用下表面相互接触，焊合是指表面闭合后在一定的条件下，比如、温度、压力等作用下通过微观的扩散、再结晶等方式形成冶金结合。王柏、杨煜生等研究者[47-49]研究发现，对于裂纹缺陷的修复起主导作用的形；韩静涛等人[50]认为温度才是裂纹修复的主要因素；刘丽娟等研究者度、变形量和保温时间是影响裂纹愈合的主要因素。
备和试验方案材料关工业使用背景，选用 316H 奥氏体不锈钢环锻件为研究钢的化学成分如表 2.1 所示。环形锻件的锻造工艺流程如锭进行倒棱，滚圆，然后进行多向锻造，对锻造合格的圆孔，得到所需的锻件。钢锭内存在的中心裂纹需在锻造开，以防止在后续的锻造过程中裂纹被扩展，造成无法挽回度控制不当，会因为固溶处理后不同位置冷速不同而发生究不同冷速对析出相的影响，并确定析出相对晶间腐蚀的件的厚度。表 2.1 316H 化学成分Tab.2.1 Chemical composition of 316HC Ni Mn Cr Mo Si 0.044 12.5 1.44 17.43 2.55 0.37 ＜0
样再次进行不同温度不同变形量的压缩，并加工成拉伸试样，通过拉伸结果来定量分析裂纹的愈合率。对于消除内部裂纹的钢锭，进行锻造成形，但为了防止晶间腐蚀的发生，需要对锻件的最终厚度进行控制，因此需要对不同厚度锻件的析出相演化及抗晶间腐蚀性进行研究。首先用 Abaqus 软件对不同厚度锻件的心部冷速进行模拟，接着在井式热处理炉内对各试样进行固溶处理，然后根据模拟出的冷却曲线进行冷却，上述试样每个条件下保证至少有两组试样，一组进行敏化处理，一组不做处理，接着在扫描电镜和金相显微镜下观察不同热处理条件下各试样的析出相析出情况。接着对上述标准试样进行晶间腐蚀处理，对腐蚀过的试样进行弯曲试验，通过观察弯曲外表面来分析各试样在不同冷速下的晶间腐蚀程度，从而判断出冷速对试样晶间腐蚀敏感性的影响。根据研究结果，得出能使裂纹愈合的合理锻造工艺并分析裂纹愈合的内在原因以及能预防晶间腐蚀发生的合理锻件厚度。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 信瑞山;马庆贤;单忠德;;内裂纹高温修复组织演化过程分析[J];清华大学学报(自然科学版);2015年03期
2 缪乐德;张毅;杨建强;张春霞;张忠铧;蓝闽波;;不同热处理状态下镍基耐蚀合金析出相的定性定量分析[J];冶金分析;2015年01期
3 胡U
本文编号：2799872
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2799872.html
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