C-276鎳基合金加工
? ? C-276合金是一種Ni-Cr-Mo系的鎳基高溫合金,因其具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、焊接性能以及耐腐蝕性能,而被廣泛應(yīng)用于石油化工、核工業(yè)、冶煉等領(lǐng)域。金屬Ni本身具有良好的耐腐蝕性,Cr、Mo以及其它微量合金元素的添加使得C-276鎳基合金具有更全面的耐腐蝕性,因此C-276合金被稱作“萬能型的耐蝕合金”,能夠在高溫以及復(fù)雜的腐蝕性環(huán)境下長期使用。為方便高溫腐蝕介質(zhì)的運(yùn)輸和儲存,C-276合金通常被制成管子或更復(fù)雜的形狀。但在熱加工過程中,管道受力復(fù)雜,易產(chǎn)生缺陷。另外鎳基合金變形抗力非常大,熱加工范圍較窄,這些都是影響C-276合金熱加工性能的因素。因此研究C-276鎳基合金熱變形行為并且提出合適的熱加工工藝參數(shù)至關(guān)重要。

? ? C-276合金是一種Ni-Cr-Mo系的鎳基高溫合金,因其具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、焊接性能以及耐腐蝕性能,而被廣泛應(yīng)用于石油化工、核工業(yè)、冶煉等領(lǐng)域。金屬Ni本身具有良好的耐腐蝕性,Cr、Mo以及其它微量合金元素的添加使得C-276鎳基合金具有更全面的耐腐蝕性,因此C-276合金被稱作“萬能型的耐蝕合金”,能夠在高溫以及復(fù)雜的腐蝕性環(huán)境下長期使用。為方便高溫腐蝕介質(zhì)的運(yùn)輸和儲存,C-276合金通常被制成管子或更復(fù)雜的形狀。但在熱加工過程中,管道受力復(fù)雜,易產(chǎn)生缺陷。另外鎳基合金變形抗力非常大,熱加工范圍較窄,這些都是影響C-276合金熱加工性能的因素。因此研究C-276鎳基合金熱變形行為并且提出合適的熱加工工藝參數(shù)至關(guān)重要。

? ? C-276合金在(1000℃,0.01s?1)以及(1100℃,0.01s?1)變形條件下的功率耗散因子為62%,處于熱加工圖中功率耗散因子峰值。圖1(b)和5(c)所示分別為兩種變形條件下顯微組織,可以看出合金在1000℃時,動態(tài)再結(jié)晶程度非常高,當(dāng)溫度增加到1100℃時動態(tài)再結(jié)晶程度非常完全,晶粒細(xì)小均勻。變形條件(1000℃,0.1s?1)處于熱加工圖失穩(wěn)區(qū)域Ⅰ中,對應(yīng)的變形組織如圖1(a)所示。因?yàn)闇囟鹊停辖饎討B(tài)再結(jié)晶程度低,而且大晶粒異常,組織十分不均勻。這種不均勻的組織會大大降低材料的性能,因此不適合在這種情況下進(jìn)行熱處理。圖1(f)所示為(1100℃,0.1s?1)條件下熱變形組織,此條件位于失穩(wěn)區(qū)域Ⅱ中??梢钥闯鰟討B(tài)再結(jié)晶程度不完全,還存在很多拉長的大晶粒,組織并不均勻,同樣在此條件不適合熱加工。變形條件(1200℃,10s?1)處于熱加工圖失穩(wěn)區(qū)域Ⅲ中,從圖1(g)可以知道其動態(tài)再結(jié)晶程度比較完全,并未有失穩(wěn)現(xiàn)象。有研究也證實(shí)了在高應(yīng)變速率條件下雖然處于失穩(wěn)區(qū),但并未觀察到有失穩(wěn)現(xiàn)象,在此區(qū)域可以進(jìn)行熱加工[17]。圖1(d)所示為合金在(1150℃,0.1s?1)條件下的顯微組織,動態(tài)再結(jié)晶程度完全,晶粒細(xì)小均勻,非常適合在此條件進(jìn)行熱加工。當(dāng)變形溫度較高時如圖1(e),雖然動態(tài)再結(jié)晶程度完全,但是再結(jié)晶晶粒發(fā)生長大,這會使材料的強(qiáng)度降低,此溫度不適合熱加工。雖然在(1150℃,10s?1)條件下合金并未處于失穩(wěn)區(qū)中,但其組織再結(jié)晶程度并不完全,組織不均勻,如圖1(h)所示。結(jié)合熱加工圖以及組織分析,鍛態(tài)C-276合金的最優(yōu)的熱加工區(qū)間為區(qū)域Ⅳ:(1100℃,0.01s?1)以及(1150℃,0.01~1s?1)。經(jīng)過固溶處理后的C-276合金最優(yōu)的熱加工參數(shù)為(1200℃,0.001s?1)。與鍛態(tài)C-276合金相比,鍛態(tài)合金最優(yōu)的熱加工溫度相對較低。這是因?yàn)殄憫B(tài)合金晶粒細(xì)小,晶界數(shù)量眾多,合金在熱變形過程中形核數(shù)量多,從而發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶所需的溫度相對降低了。鑄態(tài)C-276合金發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶所需溫度高達(dá)1250℃。然而鍛態(tài)合金所需溫度為1100℃,這也是合金晶粒尺寸的不同導(dǎo)致的。因此,合金的初始狀態(tài)對其熱變形行為有重大的影響,材料在熱加工前初始狀態(tài)是值得考慮的因素。

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