特種耐蝕奧氏體合金S31254高溫熱塑性及氧化動力學研究.pdf

1、現(xiàn)代能源化工行業(yè)面臨著腐蝕性越來越強的生產環(huán)境，普通的奧氏體不銹鋼已經不能滿足當前的需要，而抗腐蝕性能和高溫氧化性能好的鎳基合金、鈦及鈦合金價格昂貴。高Mo超級奧氏體不銹鋼適用于非氧化性酸環(huán)境中，對氯化溶液和其他鹵化物溶液具備很好的抗腐蝕能力，能廣泛應用于海洋平臺、化工及紙漿漂白過程中的設備，是能源化工用耐蝕合金發(fā)展的重要方向。
　　 但是，特種耐蝕超級奧氏體合金S31254在熱加工時存在諸多問題，如擠壓管坯熱加工時的鍛造表面裂

2、紋、內裂紋和內部縮孔等，導致熱擠壓管生產的綜合成材率很低，嚴重制約著S31254合金的生產。因此，開展特種耐蝕超級奧氏體合金S31254熱塑性和高溫氧化性能的實驗研究，指導S31254合金高溫熱鍛造工藝技術和熱擠壓工藝技術，對S31254合金熱擠壓管的生產至關重要。對后續(xù)其它耐蝕合金的生產也具有非常重要的指導意義。
　　 本文系統(tǒng)地研究了特種耐蝕合金S31254的高溫熱塑性，采用兩種熱拉伸工藝，通過不同變形溫度下S31254合金

3、高溫拉伸的應力應變曲線，分析峰值應力、峰值應變、抗拉強度和斷面收縮率隨變形溫度的變化規(guī)律。通過金相顯微鏡和掃描電鏡研究變形溫度對S31254合金斷口組織的影響規(guī)律，并討論其原因。
　　 兩種工藝制度下S31254的熱塑性均隨著變形溫度的升高先增加后下降。高溫均勻化處理后S31254在1100～1200℃范圍內熱塑性較好，斷面收拾率達到80％左右。未高溫均勻化處理的S31254合金在1100～1140℃范圍內熱塑性較好，斷面收縮率

4、達到70％以上。在最佳熱塑性區(qū)間，S31254合金高溫拉伸后的斷口處縱切面上均存在小的點狀和大的團狀兩種析出物。很明顯地，高溫均勻化處理提高了特種耐蝕合金S31254高溫拉伸變形時的斷面收縮率，改善了其熱加工時的熱塑性，同時擴大了特種耐蝕合金S31254的高溫熱塑性穩(wěn)定區(qū)間，有利于熱加工過程的控制。
　　 本文也系統(tǒng)地研究了特種耐蝕合金S31254的高溫氧化性能，采用連續(xù)稱重法測得了S31254合金在不同溫度下的高溫氧化動力學曲

5、線，并分析其高溫氧化規(guī)律。利用掃描電鏡和EDX方法研究高溫氧化后S31254合金表面氧化膜的SEM形貌和能譜成分，并利用XRD對不同溫度高溫氧化后試樣的氧化層進行物相分析，確定其物相構成。結果顯示在低于1100℃時，S31254具有很好的高溫抗氧化性能，加熱氧化后表面覆蓋著均勻致密的氧化膜，氧化物顆粒細小。氧化溫度為1000℃時氧化深度最小，較低溫度和較高溫度都易產生較大的氧化，造成較大的氧化損失，對特種耐蝕超級奧氏體合金S31254的

6、生產造成較大的影響。討論了氧化膜的形成機制及其影響因素，并提出提高S31254合金抗氧化性能的方法。
　　 在實驗結果的指導下，根據(jù)S31254合金的高溫熱塑性和高溫氧化性能，調整擠壓管坯的鍛造工藝參數(shù)，極大地改善了S31254合金擠壓管坯的鍛造質量，減少了因鍛造缺陷報廢而造成的物料損失，大大地提高了鍛造后材料的總收得率;同時有效地減少了鍛打火次，縮短了生產周期，有效地降低了生產成本，對特種耐蝕合金S31254擠壓管坯的鍛造生產