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Cr18Mn18N奥氏体不锈钢热镦裂纹分橡套电缆抗敏用品速度风扇代理法兰轴承Frc

发布时间:2023-12-19 03:35:52 阅读: 来源:抛光轮厂家

Cr18Mn18N奥氏体不锈钢热镦裂纹分析和高温塑性研究

Cr18Mn18N钢是用于制造大型发电机护环的新钢种。由于它的塑性、韧性指标均高于原有的护环钢,而且具有较高的抗应力腐蚀能力,近来来得到推广。但是,由于热加工工艺制度还很不完善,往往在水压机上进行热镦时产生裂纹,使锻坯报废,降单片机低成材率。

为防止在热镦时产生裂纹,提高成材率,本文采用等效模拟法,在引进的Gleeble-1500热力模拟机上对该钢种进行了热镦工艺模拟,测定了该钢种的高温拉伸塑性图和高温压缩临界变形程度,分析了热镦裂纹形成的机理,为制定热加工工艺规范和优化热镦工艺规程提供理论依据。

2 试验用料和试验方法

试验用钢的化学成分为(WT%):C-0.11,Si-0.31,Mn-18.75,Cr-17.97,N-0.513,P-0.022,S-0.004。试样从电渣重熔的铸坯上截取,分别加工成Φ8×15mm的圆柱状试样。实验在Gleeble-1500热力模拟试验机上进行。为模拟水压机的变形过程然后完成对实验带进行逼迫加载、高温拉伸实验和高温压缩实验的变形速率均取0.02s-1,变形温度均在700℃~1300℃之间。

高温拉伸实验的工艺如图1所示:温度升至1250℃,保温30min,然后10℃/s的冷却速度降至压缩温度(1250℃,1200℃…750℃,700℃),再保温30min,施力拉伸,分别测定断面收缩率φ%和延伸率δ%。

高温压缩实验按保温时间分两组进行。其中一组如图2a所示:温度升至1250℃,保温30min,然后以10℃/s的冷却速度降至压缩温度(1250℃,1200℃…750℃,700℃),再保温1min,进行单道次压缩,观察热压后试样侧表面出现的裂纹来确定其临界变形程度;另一组如图2b所示:温度升至压缩温度(1250℃,1200℃…750℃,700℃),保温3min,进行单道次压缩,观察热压后试样侧表面出现的裂纹来确定其临界变形程度。 3 试验结果及分析

3.1 Cr18Mn18N钢热塑性曲线的特征继续严打“地条钢”

图3是按图1的实验工艺测取的Cr18Mn18N钢的高温塑性图。由图可见,变形温度在1000℃~1250℃范围内,综合测试具有较好的塑性,其φ值在50%~60%之间;变形温度在1000℃以下1250℃以上,塑性显著降低,接近熔点温度时,塑性几乎等于零。因此可将Cr18Mn18N钢的塑性曲线分成三个特征区(如图4所示):Ⅰ区为高温脆性区;Ⅱ区为高温塑性区;Ⅲ区为二次脆性区。可以根据金属内部组织结构及力学性能与温度之间的关系,解释形成上述三个特征区的原因。 在高温脆性区(第Ⅰ区),试验钢的晶粒急剧长大,偏聚在晶界的低熔点共晶体和易熔元素开始熔化,沿晶界出现液相,造成晶界强度显著下降,晶粒间的相互协调能力变差。晶界强度低于晶内强度,在受力情况下首先出现裂纹,裂纹扩展,造成沿晶断裂。因此,铸坯在高温脆性区进行热镦时,一经受力,锻坯就会出现裂纹,使产品报废。在1300℃进行压缩试验时就发生过局部熔化现象。

在高温塑性区(第Ⅱ区),高氮奥氏体不锈钢由多相组织转变为单相组织,处于单相奥氏体状态。铸坯还有的碳化物全部溶解于奥氏体中,呈奥氏体和化合物共晶组织。晶界与晶内的协调能力增强,提高了钢的热塑性,是热镦最理想的温度区间。

在二次脆性区(第Ⅲ区),塑性的下降主要原因与第二相的析出有关。当锻坯在此温度范围内停留时间较长时,在晶界开始析出硬而脆的碳化物,如Cr23C6或FeCr7C3。这些卡环碳氮化合物分布在晶界,就容易在塑性变形过程中产生脆性断裂;形成二次脆性区的另一个原因是由于γ-α的转变引起的。低碳钢在900℃以下开始发生相变由奥氏体转变为铁素体,温度越低,就应当没有问题α转变量越大。由于奥氏体和铁素体的强度及塑性差别较大,变形过程中两相协调能力下降,塑性就降低。因此,应避免在二次脆性区进行热镦。

综上所述,Cr18Mn18N钢的最佳热镦温度区间为1000℃~1250℃。

3.2 高温压缩临界变形程度曲线特征

图5是试验钢的高温压缩塑性曲线,其中曲线2、1分别为按图2a、b所示压缩实验工艺所测定的临界变形程度电脑服务曲线。 由图可知,曲线2较曲线1塑性指标高出30%~40%。这是因为:由图2b所示的压缩实验工艺、试验钢被加热到变形温度后,短时间保温,铸坯的碳化物不能充分固溶,铸造组织中有许多析出的碳化物分布于晶界,铸锭内部存在的疏松、气孔和组织偏析等缺陷也不能消除,晶界处碳化物不能充分固溶,导致塑性降低。在900℃附近其临界变形程度只有20%左右,在这种塑性条件下锻坯实际上难以热镦成形。相反,按图2a所示的压缩实验工艺,试验钢在高温区有较长的保温时间,均匀化充分,塑性显

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