含稀土節(jié)鎳奧氏體耐熱鋼的晶粒演化及大口徑厚壁管擠壓工藝模擬.pdf

1、奧氏體耐熱不銹鋼管材在大型壓力容器、電站鍋爐、石油化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，各個應(yīng)用領(lǐng)域均對耐熱不銹鋼管提出了大容量高參數(shù)化的要求，極大推動了新型奧氏體耐熱鋼的研制，特別是對其大口徑厚壁管材需求迫切。然而，奧氏體耐熱鋼大口徑厚壁管自身材質(zhì)的合金化程度高，導(dǎo)致其熱加工工藝窗口窄，而且由于規(guī)格大，在熱加工制造過程中容易出現(xiàn)粗晶、混晶等組織缺陷影響其性能。因此，合理選擇熱加工工藝參數(shù)，實現(xiàn)晶粒組織控制，以獲得均勻細小的晶粒組織滿足高性

2、能要求是奧氏體耐熱鋼大口徑厚壁管熱加工制造亟需解決的關(guān)鍵問題。
　　本文的研究對象為一種新型含稀土節(jié)鎳奧氏體耐熱鋼21Cr-11Ni-N-Ce，其通過稀土元素鈰和氮元素微合金化，在降低Ni含量的同時，仍能獲得優(yōu)于310（25Cr-20Ni）奧氏體耐熱不銹鋼的高性能，是一種高附加值資源節(jié)約型耐熱不銹鋼。目前，國內(nèi)外關(guān)于該類材料的研究主要集中在高溫服役性能，關(guān)于其熱加工過程中的晶粒組織演變規(guī)律仍然不明，尤其是經(jīng)大變形后的亞動態(tài)再結(jié)晶行

3、為以及晶粒長大行為的研究還少有涉及。
　　本文通過在Gleeble-3800熱模擬試驗機上進行了21Cr-11Ni-N-Ce耐熱鋼的雙道次和單道次等溫?zé)釅嚎s試驗，研究了變形溫度950℃~1150℃、應(yīng)變速率0.1s-1~10s-1，道次間保溫時間在0.5s~30s范圍的亞動態(tài)再結(jié)晶行為。獲得了不同工藝條件下的晶粒組織演變特征以及力學(xué)行為的響應(yīng)規(guī)律，并建立了亞動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型和晶粒尺寸預(yù)測模型。通過在熱處理爐上進行加熱保溫試驗，

4、研究了21Cr-11Ni-N-Ce耐熱鋼變形后，經(jīng)1000℃~1200℃范圍內(nèi)加熱，保溫3min~120min后晶粒粗化行為，獲得了加熱溫度和保溫時間對晶粒尺寸的影響規(guī)律，建立了晶粒長大的數(shù)學(xué)模型。這些結(jié)果為實際熱加工工藝提供了數(shù)據(jù)支撐和參考。
　　另一方面，利用DEFORM-2D有限元模擬平臺，從晶粒組織控制角度研究了21Cr-11Ni-N-Ce耐熱鋼大口徑厚壁管的熱擠壓成形工藝。通過利用Fortran語言對DEFROM-2D進