316LN鋼粗晶組織在非均勻熱變形過(guò)程中的細(xì)化規(guī)律研究.pdf

1、核電主管道是核電設(shè)備的重要組成部分，承載著高溫、高壓、高速且具有放射性的流體，工作環(huán)境惡劣，要求材料具有良好的耐腐蝕性和綜合力學(xué)性能。主管道毛坯通常采用高溫鍛造成形工藝生產(chǎn)，在鍛造過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)粗晶組織，導(dǎo)致微觀組織不均勻，影響主管道的綜合力學(xué)性能。因此，設(shè)計(jì)并完善熱成形工藝參數(shù)，形成成熟可靠的鍛造工藝方案，確保主管道鍛件組織均勻和性能優(yōu)良，是當(dāng)前迫切需要解決的實(shí)際工程問(wèn)題。這需要對(duì)其變形過(guò)程進(jìn)行深入研究，為制定合理的成形工藝提供理論

2、依據(jù)。
　　本課題針對(duì)核電主管道用鋼316LN實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的粗晶組織問(wèn)題，采用晶體塑性有限元模擬分析了材料內(nèi)部粗晶粒和細(xì)晶粒的尺寸和取向?qū)Σ牧献冃芜^(guò)程的影響。模擬結(jié)果表明，變形過(guò)程中粗晶粒與周圍細(xì)晶粒應(yīng)變相差較大，晶粒之間變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致宏觀變形不均勻。隨著變形量的增加，粗晶粒局部區(qū)域滑移系啟動(dòng)，粗晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生不均勻的微區(qū)應(yīng)變，粗晶粒產(chǎn)生局部破碎。模擬結(jié)果還表明，垂直于粗大晶粒長(zhǎng)軸方向壓縮有利于粗大晶粒內(nèi)部滑移系啟動(dòng)，促使

3、粗大晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而破碎粗大晶粒。采用ABAQUS/Standard有限元軟件模擬宏觀變形條件下316LN粗晶材料塑性變形特點(diǎn)，模擬結(jié)果表明，當(dāng)總壓下率約為50%時(shí)，位于大變形區(qū)粗晶材料與對(duì)應(yīng)大變形區(qū)小晶粒材料等效應(yīng)變差值達(dá)到最大；當(dāng)總壓下率大于50%時(shí)，兩者的等效應(yīng)變差值迅速減小。故在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了有效破碎厘米級(jí)粗大晶粒，總壓下率不宜低于50%。
　　在Gleeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上完成不同變形條件下的單道次熱壓

4、縮實(shí)驗(yàn)，研究316LN粗晶材料的微觀組織演變和細(xì)化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粗大晶粒的細(xì)化機(jī)制是晶粒機(jī)械破碎、晶內(nèi)形核等多種細(xì)化機(jī)制共同作用的結(jié)果。變形溫度為1200℃、應(yīng)變速率為0.01s-1、總壓下率為50%時(shí)，厘米級(jí)粗大晶粒被完全破碎。在數(shù)值模擬和Gleeble熱壓縮實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并開(kāi)展了不同工藝的熱鐓粗實(shí)驗(yàn)，研究不同變形區(qū)粗大晶粒微觀組織的演化規(guī)律，以及變形工藝參數(shù)對(duì)粗大晶粒細(xì)化的影響。結(jié)果表明，粗大晶粒細(xì)化的溫度應(yīng)大于1150℃，