316LN不锈钢高温塑性与裂纹预测的研究

发布时间：2017-03-23 04:06

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【摘要】：316LN奥氏体不锈钢做为核电主管道的主要材料，直接关系到核电站运行的安全。其组织为单相奥氏体，不能通过热处理来改善组织，只能采用锻造的方法。为了确保设备的安全运行，就需要制定出合理的锻造工艺，这就要求我们对316LN材料的性能有充分的认识。本文通过在Gleeble~(-1)500热模拟机上进行高温拉伸试验，研究了温度、应变速率、不同初始晶粒大小、应力三维度对316LN奥氏体不锈钢高温塑性的影响，并采用数值模拟的方法得出316LN奥氏体不锈钢发生韧性断裂的临界损伤值和空洞萌生的临界损伤值，为制定合理的生产工艺，预防生产和使用过程中锻件产生裂纹提供参考。 在温度为900℃1250℃和1s~(-1)、0.5s~(-1)、0.05s~(-1)、0.005s~(-1)四种应变速率下，进行了光滑试样的拉伸试验。发现在给定的范围内，随着温度的升高和应变速率的增大，，316LN钢的塑性越来越好。 对45μm、90μm、220μm三种不同初始晶粒尺寸试样进行了拉伸试验，拉伸的温度为950℃、1050℃、1250℃，应变速率分别为：1s~(-1)、0.5s~(-1)、0.05s~(-1)、0.005s~(-1)。发现初始晶粒尺寸越小的试样塑性越好。 应力三维度为表征材料受力状态的参数，应力三维度越大，应力状态偏于受拉，应力三维度越小，应力状态偏于受压。为了分析应力三维度对316LN钢高温塑性的影响，进行了缺口半径分别为0.5mm、1mm、2mm和4mm缺口试样的拉伸试验。发现缺口试样整体应力三维度大于光滑试样，塑性小于光滑试样。在950℃1100℃，缺口半径越小，应力三维度越大，试样的塑性越差，而1100℃以上温度时，晶粒尺寸变化明显，晶粒大小对材料塑性的影响起主要作用，缺口半径越小的试样，塑性反而越好。 通过观察材料应力三维度的大小，就可以对其是否容易产生裂纹作出判断。本文采用Deform-2D有限元软件进行模拟，得出了光滑试样和缺口试样的应力三维度分布规律。
【关键词】：316LN 高温塑性 缺口拉伸 应力三维度 损伤值
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 前言7-19
• 1.1 引言7
• 1.2 大锻件的生产工艺7-12
• 1.2.1 大锻件的冶炼过程7-8
• 1.2.2 大锻件的铸造8-9
• 1.2.3 大锻件的锻造9-12
• 1.2.4 大锻件的热处理12
• 1.3 大锻件裂纹的研究12-13
• 1.4 大锻件的生产与数值模拟13-16
• 1.4.1 数值模拟的作用13
• 1.4.2 常用的数值模拟软件13-14
• 1.4.3 有限元分析的方法14
• 1.4.4 有限元分析的步骤14-15
• 1.4.5 有限元分析方法的发展趋势15-16
• 1.5 316LN 奥氏体不锈钢特性16-19
• 第二章 温度、应变速率对 316LN 不锈钢高温塑性的影响19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 拉伸试验19-21
• 2.3 试验结果21-22
• 2.4 温度对 316LN 高温塑性的影响22-26
• 2.4.1 温度对试样延伸率的影响24
• 2.4.2 温度对试样断面收缩率的影响24-26
• 2.5 应变速率对 316LN 高温塑性的影响26-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 不同初始晶粒大小对 316LN 不锈钢高温塑性的影响31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 不同晶粒大小试样的拉伸31-32
• 3.3 拉伸试验结果及分析32-39
• 3.3.1 拉伸试样的真应力-应变曲线32-34
• 3.3.2 不同初始晶粒大小对拉伸试样抗拉强度的影响34-35
• 3.3.3 不同初始晶粒大小对拉伸试样的断面收缩率和延伸率的影响35-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 应力三维度对 316LN 不锈钢高温塑性的影响41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 应力三维度41-43
• 4.3 不同缺口半径试样的拉伸试验43-45
• 4.3.0 实验目的43
• 4.3.1 缺口试样尺寸43
• 4.3.2 缺口拉伸试验方法43
• 4.3.3 缺口拉伸试验结果43-45
• 4.4 应力三维度对 316LN 不锈钢高温塑性的影响45-47
• 4.5 拉伸试样应力三维度的分布规律47-55
• 4.5.1 光滑拉伸试样的应力三维度47-49
• 4.5.2 缺口拉伸试样的应力三维度49-52
• 4.5.3 光滑和缺口试样拉伸过程中不同阶段的应力三维度52-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 锻造中裂纹的形成与 316LN 不锈钢临界损伤值的研究57-71
• 5.1 裂纹的研究与分析57-62
• 5.1.1 材料中的空洞与裂纹57-59
• 5.1.2 拉伸过程中空洞的萌生与裂纹的产生59-62
• 5.2 断裂准则62-68
• 5.2.1 光滑试样韧性断裂临界损伤值和空洞萌生临界损伤值63-65
• 5.2.2 缺口拉伸试样韧性断裂的损伤值65-68
• 5.3 本章小结68-71
• 第六章 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读学位期间发表的学术论文目录79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘杨;王磊;乔雪璎;王延庆;;应变速率对电场处理GH4199合金拉伸变形行为的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年01期

2 辛向阳,刘方红,邓蜀宁;大锻件锻造方法综述[J];大型铸锻件;1999年01期

3 郭会光;田继红;;大型锻造的质量控制和研究方略[J];大型铸锻件;2007年02期

4 孙凤先;马庆贤;;AP1000主管道控制锻造工艺探索[J];大型铸锻件;2010年04期

5 张毅峰;王雷刚;吴君三;雷正印;;大型管板锻件夹杂性裂纹分析及锻造工艺改进[J];大型铸锻件;2010年05期

6 徐桂兰;锻件开裂原因的分析与研究[J];锻压技术;2004年01期

7 胡建军;许洪斌;金艳;陈元芳;;基于有限元计算的金属断裂准则的应用与分析[J];锻压技术;2007年03期

8 何文武;郭会光;刘建生;;锻造裂纹的分析与防治[J];锻压技术;2010年01期

9 王凤喜;大锻件生产行业与锻造技术发展[J];锻压机械;2002年04期

10 权国政;王熠昕;张艳伟;王凤彪;高林;;温度及应变速率对7075铝合金临界损伤因子的影响[J];重庆大学学报;2011年07期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 胡建军;金艳;许洪斌;蒋鹏;;金属材料的断裂准则及断裂行为数值模拟[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（10）[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张义帅;316LN不锈钢锻造裂纹分析及工艺控制[D];太原科技大学;2011年

2 张孝平;Cr-Mn-Ni-Cu-N奥氏体不锈钢热变形行为及热加工图[D];兰州理工大学;2009年

3 司马爱平;应力三维度对材料断裂破坏的影响[D];上海交通大学;2009年

4 陈明明;316LN不锈钢锻造过程晶粒演变规律实验与模拟研究[D];太原科技大学;2010年

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本文编号：262878