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        研究16Mn無縫鋼管變形溫度和應變速率對合金微觀組織的影響

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        研究16Mn無縫鋼管變形溫度和應變速率對合金微觀組織的影響

         16Mn無縫鋼管是一種難變形的沉淀強化鎳基高溫合金,與前蘇聯的ЭИ929合金成分相近,其合金元素的固溶強化和γ'相的沉淀強化水平很高。在高溫下具有良好的抗氧化、抗熱腐蝕性能和良好的屈服強度、抗張強度、蠕變強度。它主要應用在具有高溫、復雜應力和腐蝕介質環境中,例如制作航空發動機渦輪工作葉片。由于該合金熱加工參數范圍比較窄,在用作渦輪工作葉片熱鍛成形時,鍛件容易出現組織不穩定和裂紋等缺陷,導致廢品率較高。因此,研究該合金在不同熱變形條件下的熱變形行為,對于獲得合格的優質鍛件具有重要意義。

          研究人員通過16Mn無縫鋼管的高溫壓縮實驗所得數據分析該合金的流變行為特征,建立一定熱變形參數范圍內16Mn無縫鋼管的本構方程,并研究變形溫度和應變速率對合金微觀組織的影響。

          實驗所用原材料為16Mn無縫鋼管熱軋棒材,原始組織主要由晶粒尺寸為10~30μm的等軸晶粒組成。棒材加工成Φ8mm×12mm的圓柱體試樣,試樣兩端加工有貯存高溫潤滑劑的淺槽,在Gleeble-1500試驗機上進行等溫壓縮實驗。變形溫度為1090、1120、1150、1180℃,應變速率為0.1、1、10、50s-1,最大變形程度約為60%。實驗過程中,試驗機自動采集和計算行程、載荷、應力和應變數據。變形結束后水冷,然后將試樣沿縱向切開,經研磨、拋光,再經CuSO4(20g)+H2SO4(5ml)+HCl(50ml)+H20(100ml)溶液腐蝕后,在金相顯微鏡下觀察合金微觀組織。試驗結果表明:

         ?。?)16Mn無縫鋼管在不同條件下變形時,隨著應變增加,發生了流變軟化現象,流變軟化的原因是合金在熱變形過程中發生了動態再結晶。隨著應變速率減小,流動應力達到峰值時的應變及峰值應力均減小。

         ?。?)建立了16Mn無縫鋼管高溫變形本構方程,方程的計算值與實驗值吻合度較好,相對誤差均在8%以下,說明該方程準確地描述了合金熱變形時的流變行為。

         ?。?)變形溫度對16Mn無縫鋼管微觀組織影響顯著。隨著溫度升高,動態再結晶更加充分,晶粒尺寸變大,晶粒組織均勻程度提高;隨著應變速率的增加,晶粒尺寸先變小后增大。當應變速率為1s-1時晶粒組織較為細小。


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