028合金冷熱處理過程中組織傳遞性研究

孫玉強，陸有濤

（安徽三聯(lián)學(xué)院 安徽 合肥 230601）

1 引言

目前，我國的一些企業(yè)在028合金的生產(chǎn)過程中，由于成品管出現(xiàn)的嚴(yán)重超標(biāo)問題，導(dǎo)致了028合金在現(xiàn)實的生活中無法正常使用，其中關(guān)于成品管的形成過程有：（1）首先將經(jīng)過步驟擠壓得到的荒管進(jìn)行固溶，然后再進(jìn)行水冷處理；（2）荒管處理過后，將其進(jìn)行冷軋后中間退火；（3）退火后還需再次將其進(jìn)行冷軋，然后成品管在中間退火以后成型。但是問題在于028合金在長時間的加熱中不太穩(wěn)定，易于變成析出相，最關(guān)鍵的是它形成的析出相在種類、形態(tài)、數(shù)目以及分布上會對028合金產(chǎn)生各種各樣的影響，尤其是對其腐蝕性產(chǎn)生的影響巨大，所以在此基礎(chǔ)上研究影響合金腐蝕性的析出相，以及其生成的規(guī)律就變得非常有意義。

2 研究方案

鎳基耐蝕合金028是一種含超低碳、高鉻以及適量鉬和銅的鐵-鎳基耐蝕合金[1]。經(jīng)查資料我了解到這個合金是一種單一的奧氏體組織，并且它是一種超級理想化的抗強酸腐蝕的合金。本次研究是為了區(qū)別不同溫度對材料的影響。

本研究需要進(jìn)行實驗，故選取材料為028耐腐蝕的合金，它的主要化學(xué)成分及相關(guān)數(shù)據(jù)見表1所示。

表1 028合金的主要化學(xué)成分范圍及對應(yīng)平均電子缺位數(shù)（Nv）

在這次的研究課題中，我們研究的主要內(nèi)容是析出相對028合金的影響，首先了解一下其基本結(jié)構(gòu)，見圖1所示。

圖1 900℃基本結(jié)構(gòu)

在實驗中需要用線將028合金切割成8mm*12mm的小圓珠模型，然后將其放在熱模擬試驗機上開始實驗。由于實驗需要很高的溫度，所以我們設(shè)置了幾個固定的溫度值，分別為：1120℃、1150℃、1180℃。為了避免實驗帶來的誤差，我們將合金的實驗高度壓縮率基本上都保持在60%左右。

3 研究中的熱變形

在不同的溫度和不同的應(yīng)變速率下，028合金的真應(yīng)力會隨著溫度的高低而產(chǎn)生變化。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是在變形的溫度越來越高時，受到有關(guān)錯位運動的阻擋力越來越小，空位和間隙原子這些出現(xiàn)的缺點也就越發(fā)明顯。028合金在比較高的溫度下，其熱塑性能會相對較差一些，所以為了解決這個問題，通常都是采用熱擠壓工藝來對其進(jìn)行熱加工。但是在這個步驟中，如果它的加工工藝沒有選擇到合適的，那么對后面的生產(chǎn)會產(chǎn)生不好的影響。

由于變形不均勻，原大角度界面兩側(cè)的局部區(qū)域位錯密度不同，位錯密度低的區(qū)域長入位錯密度高的晶粒中，形成弓彎，然后核心成長通過晶界向著畸變能較高的基體中擴散移動，這里晶界移動的驅(qū)動力是兩晶粒間的畸變能差，由于形變基體中的畸變能分布很不均勻，而晶界總是易于優(yōu)先向畸變能大的地方推。有關(guān)材料的一些重要模型，它的加工方法在傳統(tǒng)的材料的研究中是非常有作用的，因此也對材料的微型組織和性能控制有一些用處。

實驗中能量損耗主要是由兩個主要部分組成包括加工過程中產(chǎn)生的熱量和組織在變化過程中所消耗的能量，所以，我們可以通過分析這兩部分能量所占的比例來進(jìn)行描述。

4 結(jié)果分析

經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)028合金在經(jīng)歷了熱變形之后，它改變了原來的結(jié)構(gòu)，并且它的各個性能也與以前大不相同。在熱變形的步驟中其主要是將機械能轉(zhuǎn)化為熱能，其中還有一點點的能量存放在了發(fā)生變形的材料中。具有低中等層錯能的合金的回復(fù)過程較慢，熱變形過程中，動態(tài)回復(fù)未能同步抵消加工過程中位錯的增值積累，隨應(yīng)變量增加，當(dāng)變形過程中的儲存能足夠高時，就會發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶[2-3]。下面是不同溫度下，028合金的微型組織結(jié)構(gòu)，見圖2所示。

圖2 028合金不同溫度的微型組織

5 結(jié)語

通過實驗可知，將028合金經(jīng)過熱變形，它的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，并且隨著溫度的增加，其結(jié)晶體積也逐漸變大；它的熱范圍大約在1120～1600℃和1180～1220℃，加熱危險區(qū)大約在1200～1220℃。