Mn18Cr18N鋼熱鍛中損傷的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、開(kāi)裂作為金屬塑性成形過(guò)程中變形材料的破壞現(xiàn)象是金屬塑性成形工藝過(guò)程分析和優(yōu)化中重點(diǎn)要解決的問(wèn)題，也是制約產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。揭示材料在成形過(guò)程中裂紋形成的原因及其發(fā)展變化過(guò)程，并尋找避免其產(chǎn)生的方法，進(jìn)而指導(dǎo)成形工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化是學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期以來(lái)重要的研究課題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求越來(lái)越大，然而300MW以上大型發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)我國(guó)尚不能穩(wěn)定生產(chǎn)。Mn18Cr18N鋼是300MW以上護(hù)環(huán)生產(chǎn)中的主要用鋼，該鋼在成形中易開(kāi)裂成為制約大型發(fā)電

2、機(jī)護(hù)環(huán)生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 本文以Mn18Cr18N鋼300MW護(hù)環(huán)成形為基礎(chǔ)，從影響成形中裂紋形成和擴(kuò)展的主要因素出發(fā)，利用拉伸試驗(yàn)、定量金相測(cè)試和數(shù)值模擬方法分析了變形溫度、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變率、組織結(jié)構(gòu)對(duì)高溫塑性、裂紋形成和裂紋擴(kuò)展的作用規(guī)律。在800～1200℃溫度范圍內(nèi)，Mn18Cr18N高氮奧氏體不銹鋼的塑性隨溫度升高而升高，1200℃時(shí)達(dá)到最好，然后開(kāi)始下降；應(yīng)變率通過(guò)再結(jié)晶的作用而影響開(kāi)裂趨勢(shì)；當(dāng)溫度低于1100℃

3、時(shí)，細(xì)晶粒尺寸材料的塑性優(yōu)于粗晶粒尺寸，而溫度高于1100℃時(shí)中等晶粒尺寸材料塑性最好。進(jìn)而給出了護(hù)環(huán)鍛造中各變量的控制要求。全面綜述了當(dāng)前工程中常用的各種韌性斷裂準(zhǔn)則及其對(duì)裂紋起裂和擴(kuò)展過(guò)程的觀點(diǎn)，并針對(duì)Mn18Cr18N鋼進(jìn)行了材料韌性斷裂試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算：選取以拉伸頸縮時(shí)的應(yīng)變作為空洞形核應(yīng)變、斷裂應(yīng)變作為空洞開(kāi)始聚合時(shí)的應(yīng)變；給出了對(duì)應(yīng)各韌性斷裂準(zhǔn)則的損傷因子閾值及其隨溫度變化規(guī)律，并對(duì)各韌性斷裂準(zhǔn)則的適用性和精度進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)