Cr20Ni80电热合金丝材加工过程中组织演变及力学性能的研究

发布时间：2018-02-28 23:07

本文关键词： Cr20Ni80 电渣重熔夹杂物 EBSD分析晶粒度线材固溶处理　出处：《兰州理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：高电阻电热合金是广泛用于工业和家庭等领域的电加热材料,市场容量很大。某公司是国内最早从事高电阻电热合金生产的重点企业。本论文研究了该公司Cr20Ni80电热合金生产制造过程中组织及力学性能的演变规律,为其控制产品质量和提高使用寿命提供参考。为了考察电渣重熔对Cr20Ni80铸锭组织和力学性能的改善程度,对比研究了铸锭和电渣锭的宏观横断面组织、夹杂物和力学性能。结果表明,铸锭经电渣重熔后的电渣锭大头(先凝固区域)柱状晶区范围缩小,中心等轴晶区所占比例为半径的三分之二左右。电渣锭小头(后凝固区域)靠近模壁的细晶粒区范围扩大,柱状晶基本消失。等轴晶晶粒从中间到边部呈缩小趋势。电渣锭小头等轴晶粒大于大头等轴晶粒。电子探针分析结果表明铸锭中夹杂物主要有5类,其中以第三类夹杂物为主要夹杂物。电渣重熔后电渣锭中没有新类型的夹杂物出现。通过对铸锭夹杂物数量及尺寸的分析,发现夹杂物在上浮过程中被结晶雨所捕获并沉降到底部是铸锭底部夹杂物聚集的机制。电渣重熔后,电渣锭的夹杂物数量减小了48.3% ,并且分布更加均匀。电渣锭比下注锭延伸率提高8～9倍,冲击功提高5 ～6倍。电渣锭去除表面渣皮后经5吨电液锤在1080 ～ 850℃温度之间锻造开坯,加工成 80mm×.80mm 的方坯。发现(1 )横截面上观察,方坯从边缘到中心的再结晶进行得非常完全。晶粒度等级也相近。纵截面上观察,从对应于电渣锭大头到小头的方坯部位其晶粒有较显著的长大,平均晶粒度等级从8.5变化到6.7。(2)求方坯横截面不同部位——边缘和中心屈强比的平均值,得到中间偏小头部位的屈强比最低。求其延伸率的平均值得到方坯中间偏小头部位的延伸率为最大。从屈强比和延伸率两方面来看,都是中间偏小部位的塑性最好。(3)边缘和中心的冲击功沿纵向变化趋势基本相同,求其平均值得到中间部位的冲击功为最大( 209.75J)。从大头到中间为增大的趋势,从中间到小头是减小的趋势。选取对应电渣锭中间,横向上边缘到中间二分之一处的锻造方坯组织,对其进行了 EBSD孪晶形貌的分析。从其晶界取向图中发现在再结晶粒晶界处有大量未长大的亚结构,再结晶晶粒内有少量此种亚结构。在热轧后(φ8.0mm)、固溶处理、各拔程(φ5.7mm、φ2.3mm 及 φ1.0mm)、固溶处理前后的线材上取横向样和纵向样进行组织观察。发现热轧后样品的动态再结晶进行得相当充分,晶粒尺寸均匀,同时存在相当数量的退火孪晶。固溶处理后,晶粒有明显的长大,同时存在相当数量的退火孪晶。在拉拔后横向来看晶粒破碎严重,纵向上来看,晶粒被沿拉拔方向拉长。从纵向和横向来看晶粒内部都有大量的形变带存在。在φ5.7mm线材固溶热处理后,静态再结晶进行完全,晶粒大小均匀,存在相当数量的退火孪晶。拉拔到φ5.7mm后,线材各部分力学性能均匀,延伸率平均值为12% ,屈服强度平均值为1045MPa ;固溶后分别变为53.5%及239MPa。当拉拔到φ2.3mm丝材时,延伸率平均值为7.5% ,屈服强度平均值为443MPa ;固溶后延伸率和屈服强度变为43%及185MPa ;当拉拔到φ1.0mm成品丝材时,固溶前已基本没有塑性,固溶后屈强比达到0.43。随着变形量的加大织构有变化,但织构的变化越来越小并且变形量越大,再结晶织构强度越大。固溶处理形成的再结晶基体晶粒是由冷拔态残留的小晶体作为实际的核心形成的,当某些特定取向的残留小晶体激发形核后,它们长大便形成某种特定的再结晶基体织构。得到Cr20Ni80线材退火孪晶的取向保持漫散,没有明显的择优,不受变形量的影响,这说明在固溶过程中Cr20Ni80电热合金的孪晶变体大部分都成功开动。
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【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG132.3

【参考文献】