316LN不锈钢锻造裂纹分析及工艺控制

摘要

316LN奥氏体不锈钢作为核电主管道用钢的关键材料，具有良好的耐晶间腐蚀性能和力学性能。针对316LN在锻造过程中开裂的现象，本文研究路线从原始铸锭→锻态钢锭→锻造工艺参数，分析316LN锻造开裂的原因。在借助于金相显微镜、SEM、能谱仪分析铸态、锻态组织特征基础之上，通过Gleeble—1500D进行高温热拉伸实验，研究316LN的高温塑性以及锻造开裂过程中裂纹萌生机制，为大型锻件的工艺设计和分析提供参考。
　　原始铸锭由于存在着严重的成分偏析、区域偏析现象，因此在锻前必须进行热处理，锻前热处理工艺对后续锻造成型质量的保证起着重要的作用。
　　对实际生产过程中锻造开裂的钢锭进行了常温组织分析，钢锭中非金属夹杂主要以脆性氧化铝类夹杂物为主，平均级别2.0级，加大了钢锭在高温锻造过程中开裂的倾向。
　　借助于高温拉伸实验研究了高温拉伸过程中裂纹的萌生及扩展规律，裂纹的萌生主要通过空洞在晶界上形核、长大、积聚来完成。细观损伤力学对预测材料的破坏过程可以起到很好的作用。
　　通过高温拉断实验研究316LN在高温下的塑性，1050℃～1250℃在应变速率为0.5S-1时，材料有很好的塑性;断口分析以及断口附近的组织分析表明，高温断裂主要是沿晶断裂;空洞的萌生主要在晶界上，尤其在三叉晶界的交汇处;拉伸过程中再结晶的发生可以有效的阻止裂纹的扩展。
　　为了验证316LN在1050℃～1250℃热变形的可行性，进行了缩比工艺实验，通过宏观以及微观分析，试样都没有微裂纹的萌生。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 大型锻件的研究与发展

1．2．1 大锻件生产的主要特点

1．2．2 大锻件生产的主要工艺

1．3 大型锻件锻造开裂的研究现状

1．4 大型锻件锻造开裂的研究方法

1．4．1 试验法

1．4．2 解析法

1．4．3 数值模拟

1．5 316LN核电主管道用钢的特性

1．6 研究意义以及技术路线

1．7 研究内容与方法

第二章 加热规范对316LN铸态奥氏体不锈钢组织和性能的影响

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．3 实验结果与分析

2．3．1 常温显微组织分析

2．3．2 加热制度对铁素体相含量以及形态的影响

2．3．3 加热制度对材料力学性能的影响

2．4 本章小结

第三章 锻态316LN不锈钢非金属夹杂物的研究

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．3 实验结果与分析

3．3．1 非金属夹杂物形貌的分析以及成分的确定

3．3．2 非金属夹杂物尺寸的大小与评级

3．4 本章小结

第四章 316LN不锈钢热拉伸过程中裂纹萌生机制及热影响区组织演变规律

4．1 引言

4．2 实验材料与方法

4．3 实验结果与分析

4．3．1 拉伸过程中空洞的形核与裂纹的萌生

4．3．2 拉伸过程中空洞的形核与裂纹萌生区域组织演变规律

4．3．3 细观损伤力学在金属热变形过程中的应用

4．4 本章小结

第五章 316LN不锈钢高温塑性及高温断裂行为的研究

5．1 引言

5．2 实验材料与方法

5．3 实验结果与分析

5．3．1 316LN高温塑性的研究

5．3．2 316LN高温断口的研究

5．4 本章小结

第六章 316LN不锈钢锻造工艺实验

6．1 引言

6．2 实验材料与方法

6．3 实验结果与分析

6．3．1 试样宏观裂纹分析

6．3．2 试样微观裂纹分析

6．4 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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