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Incoloy825耐蝕高溫合金熱擠壓管毛坯開(kāi)裂的原因分析
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2014-08-07
825合金是美國(guó)Incoloy公司發(fā)明的一種含鉬、銅、鈦的鎳-鐵-鉻固溶強(qiáng)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(guó)Incoloy公司發(fā)明的一種含鉬、銅、鈦的鎳-鐵-鉻固溶強(qiáng)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(gè)重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在一般采用熱擠壓工藝制造825合金無(wú)縫鋼管坯。但是，熱擠壓變形是在高溫、高壓下進(jìn)行的，同時(shí)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(shí)坯料內(nèi)部組織也發(fā)生重組。當(dāng)熱擠壓工藝參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，就會(huì)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(duì)擠壓管出現(xiàn)裂紋的部位進(jìn)行取樣，進(jìn)行化學(xué)成分分析并制備金相試樣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，管子化學(xué)成分、夾雜物含量均符合標(biāo)準(zhǔn)。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(kāi)始，每隔一定距離進(jìn)行觀察，并對(duì)其平均晶粒尺寸進(jìn)行計(jì)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(duì)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(jí)，而管子內(nèi)外表面晶粒度則大約為4.5～5.0級(jí)。
此外，采用SEM對(duì)管子裂紋進(jìn)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(rèn)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(guò)程，研究了工藝參數(shù)（坯料加熱溫度、擠壓速度）對(duì)擠壓變形區(qū)坯料溫度場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)的影響規(guī)律。
研究結(jié)果表明，825合金擠壓管毛坯開(kāi)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(guò)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(jìn)了晶粒長(zhǎng)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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