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HR3C和super304H奥氏体耐热不锈钢加工图分析

来源:至德钢业 日期:2020-07-29 16:27:40 人气:1056

 金属材料的热加工性能指的是在高温(通常在再结晶温度以上)变形过程中没有发生破坏时能够承受的最大变形能力。对金属材料进行热加工,不单单是为了通过高温变形得到具有一定形状的产品,还要求产品具有优异的组织结构和综合性能以满足实际应用。金属热加工性能不仅受材料成分、原始组织、变形历史等本身因素的影响,还与热变形参数(温度、应变速率和变形量等)有关。研究材料的热变形行为,可以获得合适的热加工参数,减少甚至避免材料在变形过程中产生缺陷,获得良好的组织和性能。


  热加工图是在试验数据的基础上,依据模型建立起来的,通过热加工图,我们不仅仅可以直观的得到材料的稳态变形区和失稳变形区,还能够反映材料在各变形条件下组织的变化机制,有助于优化工艺参数。本文中,根据动态材料模型,通过对HR3C和super304H耐热不锈钢的热压缩试验数据的处理,建立了HR3C和super304H耐热不锈钢的热加工图,为其热加工参数的选择提供一定的理论参考。


  HR3C在低温高应变速率范围内变形时,材料内部发生的动态软化过程进行程度很低,功率耗散效率较低,加工硬化占主导,材料容易发生失稳;应变速率过低时变形,晶粒粗化,功率耗散效率也比较低,此时材料的塑性变形能力降低。在中温、较低应变速率和高温高应变速率下变形时,HR3C奥氏体钢发生明显的动态再结晶,软化作用较强,得到的再结晶组织均匀细小,功率耗散系数在这两个区域内数值最大,此区域内适合HR3C的塑性加工。由此,建议HR3C合理的加工参数范围为:变形温度1180~1250℃,应变速率为0.1~1.0s-1范围和温度为1100~1180℃,应变速率为0.007~0.03s-1


  将super304H耐热不锈钢的功率耗散图和失稳图叠加得到其加工图,可以看出,应变量对super304H耐热不锈钢加工图的分布情况没有明显地影响,我们主要分析应变量为0.6时的加工图。在低温区域(<1050℃),该区域内耗散系数最大值为20%,且处于是失稳区,对应的金相组织为图,可以看到应变速率为1.0s-1时,温度850℃和950℃下组织晶粒沿受力方向严重变形,动态再结晶几乎未发生。由于温度低,应变速率快,不利于动态再结晶的形核,加工硬化程度很大,容易形成剪切带,甚至出现裂纹,因此,应当避免在温度低于1050℃的区域内进行加工。


  高温区域内(>1150℃),应变速率在0.1~1.0s-1之间,功率耗散系数高达35~43%,材料在该区域内加工性能良好。结合此区域内金相发现,材料在该条件下变形发生了动态再结晶,且动态软化程度很高,得到的再结晶晶粒均匀,细小,这与加工图结果一致。


  综上可知,在变形温度为1150~1250℃,应变速率为0.1~1.0s-1范围内进行塑性变形时,super304H耐热不锈钢发生动态再结晶,且进行程度充分,组织均匀,改善了材料的微观结构;动态再结晶的发生有利于变形过程中生成的位错得以释放,动态软化作用明显,应力降低,有利于材料的加工过程。由此建议,变形温度1150~1250℃,应变速率为0.1~1.0s-1范围内适合super304奥氏体耐热钢的热加工。


  浙江至德钢业有限公司基于DMM原理和加工图理论,利用HR3C和super304H耐热不锈钢热压缩数据分别绘制了HR3C和super304H的热加工图,结合不同变形条件下的显微组织对加工图进行了分析,指出了材料加工的最佳区域以及可能的失稳区,为HR3C和super304H耐热不锈钢的热加工工艺参数的制定提供了一定的理论依据。


  1. 在950~1250℃,0.001~1.0s-1范围内,绘制了HR3C在真应变0.4和0.6时的热加工图。应变量对功率耗散图和失稳图的分布规律影响不大,只是功率耗散系数η稍有变化,η最大值在高温高应变速率和中温中应变速率区域;HR3C失稳区域主要分布在低温高应变速率区。


  2. 通过对HR3C加工图进行分析,并结合其显微组织,得出HR3C最佳加工参数范围是变形温度1180~1250℃,应变速率为0.1~1.0s-1及变形温度为1100~1180℃,应变速率为0.007~0.03s-1


  3. 在850~1250℃,0.01~1.0s-1范围内,构造了super304H耐热不锈钢在真应变0.4和0.6时的热加工图。不同的应变量对能量耗散图和失稳图的分布没有太大的影响。功率耗散系数η最大值在高温高应变速率区域;材料的失稳区域主要分布在低温区域。


  4. 综合考虑super304H耐热不锈钢的加工图和其不同变形条件下的组织结构,得出super304H耐热不锈钢的最佳加工参数范围是变形温度1150~1250℃,应变速率为0.1~1.0s-1


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