【摘要】：內(nèi)裂紋和腐蝕為大鍛件失效的主要方式,大鍛件尺寸較大,鋼錠內(nèi)部很容易出現(xiàn)內(nèi)裂紋缺陷,若不能在鍛造第一道次及時(shí)將其給予消除,這些缺陷會(huì)在后續(xù)鍛造過程中擴(kuò)展開裂,嚴(yán)重影響鍛件的使用性能;而對(duì)已經(jīng)消除缺陷的厚大鍛件,固溶處理后冷速較慢處可能會(huì)有析出相析出,使得大鍛件在惡劣環(huán)境下服役時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕,從而導(dǎo)致鍛件報(bào)廢,因此對(duì)大鍛件熱加工過程中內(nèi)裂紋消除及晶間腐蝕預(yù)防的研究必不可少。本文采用顯微組織分析與拉伸實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式研究不同鍛造工藝下內(nèi)裂紋的愈合情況;采用敏化試驗(yàn)加快腐蝕速度,用晶間腐蝕試驗(yàn)與彎曲試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究冷速對(duì)析出相及晶間腐蝕敏感性的影響,研究結(jié)果如下:當(dāng)溫度為900℃時(shí),原子活性比較低,溫度提供的驅(qū)動(dòng)力與內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力之和不能滿足裂紋愈合所需的驅(qū)動(dòng)力,裂紋不能實(shí)現(xiàn)完全愈合;當(dāng)溫度為1000℃、變形量達(dá)到50%時(shí),原子大量被激活,裂紋界面大部分實(shí)現(xiàn)接觸;當(dāng)溫度大于1100℃、變形量大于40%時(shí),試樣塑性降低,原子高速擴(kuò)散,裂紋實(shí)現(xiàn)完全愈合。與不含預(yù)置內(nèi)裂紋的試樣相比,含預(yù)置內(nèi)裂紋的試樣隨著變形量的增加,強(qiáng)度迅速恢復(fù)到基體值,且1100℃與1200℃的恢復(fù)率曲線重合;低溫下,試樣的延伸率很難恢復(fù);1100℃變形量大于20%時(shí),延伸率迅速恢復(fù),且在變形量為40%時(shí),延伸率與強(qiáng)度都達(dá)到基體值,實(shí)現(xiàn)內(nèi)裂紋的完全愈合。對(duì)于未敏化的試樣,厚度達(dá)到560 mm(冷速為0.042℃/s)時(shí)固溶處理會(huì)有析出相析出;對(duì)于敏化后的試樣,厚度達(dá)到360 mm(冷速為0.074℃/s)時(shí)固溶處理便會(huì)有析出相析出,且析出相為M_(23)C_6。對(duì)于未經(jīng)敏化的試樣,當(dāng)厚度達(dá)到660 mm(冷速為0.032℃/s)時(shí)固溶處理,彎曲表面開始有裂紋存在。對(duì)敏化后試樣,當(dāng)厚度為360 mm(冷速為0.074℃/s)時(shí)固溶處理,彎曲表面開始有裂紋存在,且隨著冷速變慢,裂紋越來越多;當(dāng)厚度為660 mm(冷速為0.032℃/s)時(shí)固溶處理,試樣表面出現(xiàn)嚴(yán)重的起皮和裂紋缺陷。因此需控制鍛件冷速大于0.074℃/s,從而預(yù)防析出相的析出。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG316.192;TM623
【圖文】：

4圖 1.1 裂紋預(yù)置方法 (a)平板撞擊法 (b)鉆孔法 (c)試樣疊加法Fig.1.1 Crack preparation (a)flat hit (b)drilling (c)sample compression本文主要以裂紋缺陷為研究對(duì)象，研究不同的鍛造溫度和變形量對(duì)裂紋的影響，采用微觀組織分析與力學(xué)性能分析相結(jié)合的方法，制定出合理藝，使內(nèi)部裂紋缺陷完全愈合，不影響鍛件的性能。有研究表明[44-46]，紋愈合分為兩個(gè)過程，裂紋的閉合和閉合表面的焊合。閉合是指裂紋缺應(yīng)力作用下表面相互接觸，焊合是指表面閉合后在一定的條件下，比如、溫度、壓力等作用下通過微觀的擴(kuò)散、再結(jié)晶等方式形成冶金結(jié)合。王柏、楊煜生等研究者[47-49]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于裂紋缺陷的修復(fù)起主導(dǎo)作用的形；韓靜濤等人[50]認(rèn)為溫度才是裂紋修復(fù)的主要因素；劉麗娟等研究者度、變形量和保溫時(shí)間是影響裂紋愈合的主要因素。

備和試驗(yàn)方案材料關(guān)工業(yè)使用背景，選用 316H 奧氏體不銹鋼環(huán)鍛件為研究鋼的化學(xué)成分如表 2.1 所示。環(huán)形鍛件的鍛造工藝流程如錠進(jìn)行倒棱，滾圓，然后進(jìn)行多向鍛造，對(duì)鍛造合格的圓孔，得到所需的鍛件。鋼錠內(nèi)存在的中心裂紋需在鍛造開，以防止在后續(xù)的鍛造過程中裂紋被擴(kuò)展，造成無法挽回度控制不當(dāng)，會(huì)因?yàn)楣倘芴幚砗蟛煌恢美渌俨煌l(fā)生究不同冷速對(duì)析出相的影響，并確定析出相對(duì)晶間腐蝕的件的厚度。表 2.1 316H 化學(xué)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

樣再次進(jìn)行不同溫度不同變形量的壓縮，并加工成拉伸試樣，通過拉伸結(jié)果來定量分析裂紋的愈合率。對(duì)于消除內(nèi)部裂紋的鋼錠，進(jìn)行鍛造成形，但為了防止晶間腐蝕的發(fā)生，需要對(duì)鍛件的最終厚度進(jìn)行控制，因此需要對(duì)不同厚度鍛件的析出相演化及抗晶間腐蝕性進(jìn)行研究。首先用 Abaqus 軟件對(duì)不同厚度鍛件的心部冷速進(jìn)行模擬，接著在井式熱處理爐內(nèi)對(duì)各試樣進(jìn)行固溶處理，然后根據(jù)模擬出的冷卻曲線進(jìn)行冷卻，上述試樣每個(gè)條件下保證至少有兩組試樣，一組進(jìn)行敏化處理，一組不做處理，接著在掃描電鏡和金相顯微鏡下觀察不同熱處理?xiàng)l件下各試樣的析出相析出情況。接著對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行晶間腐蝕處理，對(duì)腐蝕過的試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，通過觀察彎曲外表面來分析各試樣在不同冷速下的晶間腐蝕程度，從而判斷出冷速對(duì)試樣晶間腐蝕敏感性的影響。根據(jù)研究結(jié)果，得出能使裂紋愈合的合理鍛造工藝并分析裂紋愈合的內(nèi)在原因以及能預(yù)防晶間腐蝕發(fā)生的合理鍛件厚度。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 信瑞山;馬慶賢;單忠德;;內(nèi)裂紋高溫修復(fù)組織演化過程分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

2 繆樂德;張毅;楊建強(qiáng);張春霞;張忠鏵;藍(lán)閩波;;不同熱處理狀態(tài)下鎳基耐蝕合金析出相的定性定量分析[J];冶金分析;2015年01期

3 胡U

本文編號(hào)：2799872