【摘要】：17-4PH沉淀硬化不銹鋼因其具有優(yōu)良的機(jī)械性能、優(yōu)良的耐腐蝕性、焊接性等特點(diǎn),被廣泛用在核工業(yè)、化工、航空航天和船舶等領(lǐng)域中,在國內(nèi)主要作為汽輪機(jī)葉片用鋼。良好的葉片產(chǎn)品是發(fā)展大功率汽輪機(jī)和提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的先決條件之一。提升葉片質(zhì)量的穩(wěn)定性、改善葉片工藝的可靠性,以滿足汽輪機(jī)技術(shù)更新升級的需要,一直是研究者和工程技術(shù)人員的一個(gè)重要任務(wù)。在葉片鍛件的生產(chǎn)制造過程中,要先加熱到一定的溫度,再進(jìn)行成形。鍛件質(zhì)量與材料加熱后的晶粒尺寸、顯微組織及熱變形能力密切相關(guān)。在生產(chǎn)中“控形”的同時(shí)也要“控性”。在“控性”方面,微觀組織作為影響材料宏觀力學(xué)性能的重要因素,一方面,在生產(chǎn)較大型鍛件時(shí),要控制好晶粒尺寸,粗晶、混晶等不良晶粒組織將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的力學(xué)性能;另一方面,對于17-4PH鋼,在一定加熱溫度條件下會形成高溫鐵素體,高溫鐵素體與基體晶格結(jié)構(gòu)不同,在外力作用下,高溫鐵素體是微裂紋的一大誘因,規(guī)避高溫鐵素體的析出行為很關(guān)鍵。而在“控形”方面,要達(dá)到葉片復(fù)雜外觀和尺寸的要求,涉及到17-4PH鋼的宏觀變形行為,需要掌握17-4PH鋼的高溫流變特性,建立材料模型,從而可以借助數(shù)值模擬技術(shù)來研究材料熱變形行為。本文圍繞17-4PH鋼的熱變形特性,主要開展了以下工作:(1)通過加熱保溫實(shí)驗(yàn),研究了晶粒長大規(guī)律,分析了不同的加熱溫度和保溫時(shí)間對17-4PH鋼晶粒尺寸的影響,建立了奧氏體晶粒長大模型;(2)觀察了不同加熱條件下高溫鐵素體的析出情況,確定了高溫鐵素體的析出條件。綜合奧氏體晶粒尺寸和高溫鐵素體析出情況,確定了17-4PH的始鍛溫度范圍。(3)對不同加熱溫度下的保溫試樣進(jìn)行熱鐓粗成形實(shí)驗(yàn),對比分析了析出與不析出高溫鐵素體時(shí)試樣的熱變形能力,觀察了析出高溫鐵素體試樣的金相組織,分析得到了高溫鐵素體對熱變形能力的影響規(guī)律。(4)以Gleeble熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn),研究了17-4PH鋼的高溫流變特性,通過分析每種條件下的流變應(yīng)力曲線,利用多元線性擬合建立了兩段式高溫流變應(yīng)力模型和動態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)模型,并進(jìn)行了模型驗(yàn)證,為數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

14圖 2-2 17-4PH 鋼在不同溫度下保溫 30min 得到的奧氏體晶粒Fig.2-2 The morphology of austenite grains at holding time of 30min and different heatingtemperaturesa)1100℃；b)1150℃；c)1175℃；d)1200℃；e)1225℃；f)1250℃

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析2.3.1 加熱溫度對晶粒長大的影響圖 2-2、圖 2-3 分別為 17-4PH 鋼在不同溫度下保溫 30 分鐘、60 分鐘得到的奧氏體晶粒形貌。由圖 2-4 可以看到，，當(dāng)溫度較低時(shí)，其奧氏體晶粒比較細(xì)小。當(dāng)溫度逐漸增大，其奧氏體晶粒也隨著增大。當(dāng)溫度達(dá)到 1175℃時(shí)，晶粒尺寸急劇增大。加熱溫度在 1200℃以上時(shí)，部分晶粒尺寸很大，個(gè)別晶粒尺寸在 500μm左右。對于圖 2-3，分析可得到類似的結(jié)論，加熱溫度在 1200℃及以上時(shí)，晶粒組織粗大。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696389