316LN鋼熱變形特性與再結(jié)晶規(guī)律研究.pdf

1、核電站主管道作為核電設(shè)備的重要部件之一,連接著反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器,承載的是高溫、高壓、高速,具有放射性的流體,工作環(huán)境惡劣,要求有較高的耐腐蝕性和強(qiáng)度,以滿足設(shè)計壽命。第三代核電技術(shù) AP1000主管道采用低碳奧氏體不銹鋼一體化鍛造成形,整根管道沒有環(huán)焊縫,大大提高了制造加工的難度。
　　本課題選用核電站主管道材料316LN奧氏體不銹鋼作為研究對象,在Gleeble-3500熱模擬實(shí)驗機(jī)完成了不同變形條件的單道次壓縮實(shí)驗,

2、得到了該材料在溫度為950℃~1250℃的流動應(yīng)力曲線。采用經(jīng)典的Laasraoui-Jonas模型來描述曲線的兩個階段,確定了316LN鋼的動態(tài)再結(jié)晶激活能,建立了316LN鋼的高溫流動應(yīng)力模型和動態(tài)再結(jié)晶體積百分?jǐn)?shù)模型。通過對熱壓縮試樣進(jìn)行金相實(shí)驗和分析,建立了316LN鋼的動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。用所建立的模型來計算高溫流動應(yīng)力和晶粒尺寸,得到的計算值與實(shí)驗值吻合效果較好,可為316LN鋼熱變形過程的數(shù)值模擬提供較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。

3、
　　以DEFORM-3D V6.1有限元軟件為平臺,利用該軟件提供的二次開發(fā)接口,將所建的316LN鋼流動應(yīng)力模型和動態(tài)再結(jié)晶模型集成到有限元模擬軟件中,為316LN鋼高溫?zé)嶙冃芜^程的數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。利用所建立的二次開發(fā)子程序,模擬了316LN鋼的Gleeble熱壓縮實(shí)驗過程,比較了不同變形區(qū)域的應(yīng)變場和應(yīng)變速率場,不同變形條件下動態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸隨時間的變化曲線。通過對比模擬得到的晶粒尺寸結(jié)果與實(shí)測值,驗證了所建微觀

4、組織模型的有效性。
　　設(shè)計并進(jìn)行了316LN鋼的鐓粗和拔長兩種不同的熱鍛實(shí)驗,通過對重點(diǎn)位置微觀組織的觀察和分析,研究了不同變形工藝對316LN鍛件組織的影響規(guī)律。利用數(shù)值模擬技術(shù),觀察鍛件在變形過程中的溫度、等效應(yīng)變、等效應(yīng)變速率等各個物理場的分布規(guī)律和變化情況。利用所建的二次開發(fā)子程序,模擬了316LN鋼單道次熱鐓粗過程,對比晶粒尺寸的模擬結(jié)果與實(shí)驗測量值,發(fā)現(xiàn)兩者有較好的一致性,進(jìn)一步驗證了所建微觀組織模型的有效性和可靠性