大型高氮鋼護環(huán)熱鍛開裂及晶粒細化研究.pdf

1、大型護環(huán)的鍛造過程復(fù)雜，鍛件表面的局部應(yīng)變速率差別很大；然而，高氮鋼在不同應(yīng)變速率條件下的開裂機理和開裂過程尚不清晰。如果在冷變形后加以快速加熱，則有希望通過靜態(tài)再結(jié)晶來獲得細晶高氮鋼護環(huán)，但目前關(guān)于高氮鋼冷變形后的靜態(tài)再結(jié)晶尚未見詳細報道。本文針對大型高氮鋼護環(huán)在鍛造過程中的開裂、粗晶和混晶的問題，用熱拉伸試驗和顯微組織觀察分析了18Mn18Cr0.6N鋼熱鍛開裂機理，通過冷變形和顯微組織觀察分析了高氮鋼的靜態(tài)再結(jié)晶晶粒細化規(guī)律。取得

2、如下主要結(jié)論：
　　（1）18Mn18Cr0.6N鋼在各個溫度下裂紋形核位置均在晶界處，與應(yīng)變速率的關(guān)系不大。在高溫時（1200℃），較高的應(yīng)變速率有利于晶粒細化而防止裂紋產(chǎn)生；應(yīng)變速率很低時（0.001s-1），則容易發(fā)生動態(tài)回復(fù)，裂紋沿小角晶界擴展而發(fā)生穿晶開裂。
　?。?）在中等變形溫度和中等應(yīng)變速率條件下，動態(tài)再結(jié)晶容易發(fā)生，細小的動態(tài)再結(jié)晶晶粒保證了良好的熱塑性；溫度較低時（900℃和1000℃），從晶內(nèi)到晶界的應(yīng)

3、變梯度隨應(yīng)變速率降低而增大，從而惡化塑性；伴隨晶粒轉(zhuǎn)動的晶界滑移不會降低材料的熱塑性。
　?。?）冷變形之后再進行高溫退火時，在三叉晶界處位錯發(fā)生多邊化形成小角晶界，隨著等溫時間的繼續(xù)增加，小角晶界轉(zhuǎn)變成大角晶界，此時新的靜態(tài)再結(jié)晶晶粒形成；在再結(jié)晶前沿也是通過動態(tài)回復(fù)形成小角晶界，進而演變成大角晶界；在兩個變形晶粒之間，如果大角晶界朝一個變形晶粒弓出，在另外一個變形晶粒內(nèi)同時伴生一個小角晶界，就會形成一個新的靜態(tài)再結(jié)晶晶粒；如果

4、其中一個晶粒內(nèi)的位錯密度太低而不能形成小角晶界，那么就可能只在另一個晶粒內(nèi)形成小角晶界，并在后續(xù)保溫過程中逐漸演變成大角晶界。
　　（4）18Mn18Cr0.6N鋼在冷拉伸后，退火時發(fā)生的靜態(tài)再結(jié)晶可完全消除冷變形織構(gòu)；經(jīng)過兩周次的40％冷拉伸+1000℃退火后，晶粒尺寸由1.5級變?yōu)?.5級；相應(yīng)屈服強度、抗拉強度、線性硬化率、硬度的增量分別為9.2%、16.3%、19.9%、7.2%。
　?。?）通過控制合適的冷變形量和