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028鎳基耐蝕合金熱變形行為及加工圖研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時間：2015-04-07
鎳基耐蝕合金028是一種含超低碳、高鉻以及適量鉬和銅的鐵-鎳基耐蝕合金。該合金呈單一的奧氏體組織，是一種理想的抗強(qiáng)酸腐蝕的合金。
?????? 鎳基耐蝕合金028是一種含超低碳、高鉻以及適量鉬和銅的鐵-鎳基耐蝕合金。該合金呈單一的奧氏體組織，是一種理想的抗強(qiáng)酸腐蝕的合金。近年來由于大量酸性油氣田得到開發(fā)，已有的不銹鋼系列油井管如9Cr、13Cr油井管已不能適應(yīng)高含H2S和CO2的綜合腐蝕環(huán)境，而028合金有優(yōu)良的耐腐蝕性能，如一般腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕。因此，在油氣田開發(fā)、化學(xué)加工等工業(yè)中作為油井管得到了廣泛應(yīng)用并獲得好評。然而，因為它具有較高的流變應(yīng)力，028合金高溫時熱塑性比較差，必須采用熱擠壓工藝進(jìn)行熱加工。熱擠壓工藝選擇不當(dāng)，對后續(xù)的加工過程產(chǎn)生不利影響。因此，選擇合理的熱擠壓工藝對后續(xù)的加工以及合金的耐蝕性能有十分重要的影響。
028合金作為典型的油井管用耐蝕合金，國內(nèi)外對其腐蝕性能研究的較多。但目前028合金在熱變形過程的流變應(yīng)力本構(gòu)關(guān)系和組織演變規(guī)律及加工圖研究較少。因此研究028合金的熱變形行為及加工圖，對于正確選擇熱擠壓工藝參數(shù)具有積極的指導(dǎo)意義。
實驗材料采用電弧爐加爐外氬氧精煉加電渣重熔冶煉工藝生產(chǎn)的028耐蝕合金。通過線切割將鍛態(tài)028合金加工成尺寸為Φ8mm×12mm的圓柱試樣。恒溫?zé)釅嚎s試驗在Gleeble-1500熱模擬試驗機(jī)上進(jìn)行。試驗溫度為：1120、1150、1180、1200和1220℃；應(yīng)變速率為：0.1、1和10s-1。所有試樣的高度壓縮率均控制在60%（真應(yīng)變接近0.85）左右。加熱階段試樣的升溫速度為10℃/s，保溫120s后壓縮變形，變形后立即水冷。為減少壓縮過程摩擦和溫度變化對試驗的影響，預(yù)先在壓頭和試樣兩端接觸處夾一層石墨進(jìn)行潤滑，并在試樣表面焊上熱電偶以補(bǔ)償試樣表面溫度的變化。對變形后的試樣，利用線切割沿壓縮軸線剖開，機(jī)械拋光后將試樣放入10mL濃硫酸+2.5gKMnO4?+90mL水溶液中，加熱到約80℃后煮6～10min，觀察熱變形后的組織。試驗結(jié)果如下：
（1）028合金在高溫變形過程中滿足雙曲正弦函數(shù)的本構(gòu)關(guān)系，建立的本構(gòu)方程能較好地預(yù)測028合金在熱變形中的峰值應(yīng)力。
（2）在熱變形過程中028合金微觀組織會發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，再結(jié)晶的形成主要是通過新晶粒覆蓋原有晶粒，然后新晶粒逐漸長大和擴(kuò)展，最后全部形成新的穩(wěn)態(tài)再結(jié)晶晶粒。動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)隨變形溫度的升高而增加，動態(tài)再結(jié)晶平均晶粒尺寸隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的增加而分別增大和減小。
（3）028合金在熱變形中存在兩個發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的區(qū)域，即應(yīng)變速率范圍是0.1～1s-1，溫度范圍分別是1120～1160℃和1180～1220℃；熱加工中的危險區(qū)溫度范圍是1200～1220℃，應(yīng)變速率范圍是1～10s-1；熱變形中的失穩(wěn)區(qū)溫度范圍是1120～1150℃，應(yīng)變速率為10s-1；028合金最佳的熱擠壓工藝變形溫度為1200℃，應(yīng)變速率為1s-1。
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