均勻化處理對鑄態Incoloy800合金高溫變形特性的影響

  Incoloy800是一種固溶強化的奧氏體合金,具有高蠕變斷裂強度、良好的高溫力學性能和抗腐蝕能力,被廣泛用于核電、石油化工等設備的關鍵部件。為了滿足工業生產的需求,大部分鑄態的奧氏體合金都要通過熱軋、熱鍛壓等熱加工工藝得到所要求的產品。而在熱變形加工過程中,這種合金容易出現表面缺陷,甚至裂紋。工程中通常通過調整熱變形前的加熱溫度和保溫時間來防止缺陷的產生。從生產經驗上看,加熱溫度和保溫時間對裂紋的產生有較大影響。以往研究主要集中在均勻化處理對組織及第二相的影響,而均勻化處理對材料力學特性的影響需進一步的認識。研究人員通過對800合金進行高溫壓縮實驗,研究均勻化處理對800合金高溫變形特性的影響。

  采用真空感應爐熔煉,通過澆注生產出Φ80mm×300mm的Incoloy800鑄錠,其化學成分(質量分數,%)為Fe41.2,Ni31.5,Cr21.1,Mn1.30,C0.06,Ti0.3,Al0.26,Cu0.60,Si0.95。在鑄錠上截取Φ8mm×12mm的試樣,試樣的高度方向平行于鑄錠的直徑方向,并對其中一部分經均勻化處理的試樣進行熱壓縮試驗。均勻化處理規范為1250℃保溫2h,然后隨爐冷卻。

  在Thermorester-W熱/力模擬試驗機上,對原始試樣和經均勻化處理的試樣進行單軸熱壓縮試驗,采用玻璃粉作為潤滑劑。變形溫度950~1200℃,溫度間隔50℃,試樣以10℃/s的速度加熱到預設的變形溫度,并在此溫度下保溫120s,然后以0.1s-1的應變速率進行壓縮變形,最大真應變為0.5。熱變形結束后,采用線切割方法將變形后的試樣沿軸向對稱剖開,經腐蝕后觀察金相試樣微觀組織。試驗結果如下:

  (1)通過1250℃保溫2h的均勻化處理,降低了800合金的高溫屈服應力,并且隨變形溫度的升高降低的幅度逐漸減小。

  (2)高溫變形試樣均未發生再結晶,均勻化處理對高溫流變過程沒有影響。

  (3)均勻化處理改變了800合金晶界處碳化物的形貌,碳化物由致密層片變為不連續顆粒。與層片狀碳化物相比較,顆粒狀碳化物導致高溫變形過程形成低密度位錯,降低了合金高溫變形抗力,引起高溫屈服強度下降。