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厚壁方管产地:枝晶形貌对690合金热变形行为的影响

来源:www.houbifg.cn 日期:2017-3-16 10:21:51 点击:

在变形高温合金生产过程中,铸锭开坯是使材料获得锻态等轴组织,提高冷、热变形能力并得到均匀性能的关键工艺步骤。目前钢材需求停滞减少,产能严重过剩,所以导致厚壁方钢管、厚壁方管等产品价格低迷,无法上涨,有些企业甚至处在赔本赚吆喝的阶段。要想走出这种困境就必须有壮士断腕的决心,淘汰落后产能,开发研制新产品,向特钢方向发展。这一工序主要涉及铸态材料的热变形,由于铸态组织具有偏析严重,初始奥氏体晶粒尺寸大,枝晶形貌和取向混乱等特点,所以开坯一直是制约变形高温合金生产的瓶颈工序之一。钢铁企业经营效果明显改善,厚壁方钢管、厚壁方管价格今年开始上涨,慢慢开始回到合理的价格区间,钢铁企业也摆脱了低于成本价销售的尴尬局面,逐步开始盈利,开始进入新的阶段。目前,国内围绕镍基高温合金和高合金度不锈钢铸锭热变形的研究报道不多,且主要集中于工艺探索和有限元模拟等方面,对组织演变过程和机理的研究并不深入。

研究人员选择组织成分相对简单的690合金,从铸锭不同区域取样以获得初始组织为细柱状晶、粗柱状晶和等轴枝晶的样品,通过单向压缩实验,研究枝晶形貌、尺寸及取向对流变行为和组织演化的影响,并通过背散射电子衍射(EBSD)技术进行形变组织取向分析,确定变形机制,为该类材料开坯工艺的制定提供理论和实验依据。

实验用690合金铸锭由真空感应冶炼制得,铸锭尺寸为Φ150mm×500mm,各元素质量分数为0.13%C-30%Cr-9%Fe,Ni为基体。为获得铸锭不同区域的宏观组织,采用国家标准中规定的CuSO4+HCl+C2H5OH混合溶液对合金进行腐蚀。热压缩试样分别取自1/2半径处的等轴枝晶过渡区域(A区域),铸锭边缘细柱状晶区域(B区域)以及铸锭中心粗柱状晶区域(C区域)。热压缩样品为Φ14mm×20mm的圆柱,为了统一枝晶方向对热变形行为的影响,B和C区域圆柱样品的高度方向(加载方向)均与柱状晶方向垂直。热变形实验在MTS试验机上进行,压缩温度为1100、1150和1200℃,应变速率为0.01、0.1和1s-1,变形量为50%,用以模拟铸锭的自由锻镦粗过程。压缩过程中自动输出载荷-位移数据,变形结束时对试样进行水冷以保留压缩组织。采用标准金相制样法对压缩样品纵剖面进行处理后,置于2.5gKMnO4+10mLH2SO4+90mLH2O混合溶液中煮沸30min用于热变形组织观察。部分试样经电解抛光后,利用扫描电子显微镜(SEM)的背散射电子衍射(EBSD)模块对变形组织的取向关系进行精确分析。试验结果表明:

(1)在铸态条件下,690合金的高温流变抗力随着变形温度降低、应变速率升高和变形量增大而升高,在50%的压缩量下,高温(1200℃)和高速(1s-1)有利于动态再结晶的发生。

(2)当压缩方向垂直于柱状晶方向时,二次枝晶滑动作为一种变形机制,导致应变速率敏感因子增大,此时细柱状晶样品变形抗力最小,再结晶比例最低,而初始组织为粗柱状晶和等轴枝晶的样品分别具有最大的变形抗力和最有利的动态再结晶条件。(晓红)





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