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Incoloy825耐蝕高溫合金熱擠壓管毛坯開裂的原因分析
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時間：2014-08-07
825合金是美國Incoloy公司發(fā)明的一種含鉬、銅、鈦的鎳-鐵-鉻固溶強化型耐蝕合金，825合金大量地以管材形式用于各種工業(yè)設(shè)備中。
825合金是美國Incoloy公司發(fā)明的一種含鉬、銅、鈦的鎳-鐵-鉻固溶強化型耐蝕合金，825合金大量地以管材形式用于各種工業(yè)設(shè)備中。因此825合金的管材加工成形是其生產(chǎn)和應(yīng)用中的一個重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在一般采用熱擠壓工藝制造825合金無縫鋼管坯。但是，熱擠壓變形是在高溫、高壓下進行的，同時伴隨著大應(yīng)變、高應(yīng)變速率。因此，坯料不僅發(fā)生外部形狀的變化，同時坯料內(nèi)部組織也發(fā)生重組。當熱擠壓工藝參數(shù)選擇不當時，就會影響到擠出管材質(zhì)量，如出現(xiàn)表面裂紋、中心裂紋等。
為了了解管子裂紋處的微觀組織特征，首先對擠壓管出現(xiàn)裂紋的部位進行取樣，進行化學成分分析并制備金相試樣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，管子化學成分、夾雜物含量均符合標準。管子沿其徑向方向上的金相組織顯示存在晶粒尺寸不均勻現(xiàn)象，即管子內(nèi)、外表面晶粒尺寸小于管子壁厚中間處的晶粒尺寸。
為了定量描述管子沿徑向方向上的晶粒尺寸變化，從管子內(nèi)表面開始，每隔一定距離進行觀察，并對其平均晶粒尺寸進行計算。從中可以發(fā)現(xiàn)平均晶粒尺寸沿分層管徑向分布不均勻，呈倒U型分布，特別是離管子內(nèi)表面5～11mm處，平均晶粒尺寸比內(nèi)、外表面處大20μm左右，而該區(qū)域正對應(yīng)于裂紋分布區(qū)域。即裂紋區(qū)域的晶粒度為3.5～4.0級，而管子內(nèi)外表面晶粒度則大約為4.5～5.0級。
此外，采用SEM對管子裂紋進行了分析，發(fā)現(xiàn)管子內(nèi)部的裂紋分布有一定范圍，既有主裂紋，還有次生裂紋。從裂紋形態(tài)上講，既有沿晶裂紋，也有穿晶裂紋。但是在裂紋附近幾乎觀察不到夾雜物等有害相的存在。由此，研究人員認為825合金管子出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象并不是由于鋼坯質(zhì)量不合格引起，而是由于熱擠壓工藝參數(shù)制定不合理而產(chǎn)生的。采用有限元軟件模擬了825合金的熱擠壓工藝過程，研究了工藝參數(shù)（坯料加熱溫度、擠壓速度）對擠壓變形區(qū)坯料溫度場、應(yīng)變場的影響規(guī)律。
研究結(jié)果表明，825合金擠壓管毛坯開裂的原因可以歸結(jié)為：
（1）坯料加熱溫度偏高、熱擠壓速度過高，兩種因素引起熱擠壓變形區(qū)及擠出管材內(nèi)部溫度升高，并且高于其熱加工上限溫度（～1250℃）。溫度升高，這不僅造成合金熱塑性降低，還促進了晶粒長大，合金的熱加工性能下降。
????（2）擠壓工藝參數(shù)不合理，導(dǎo)致擠出管材內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)從壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力。因此，在上述兩種起因下，擠壓管材內(nèi)部就出現(xiàn)了裂紋。
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