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304奥氏体陕西不锈钢棒材拉拔、固溶处理、挤压等成形过程中的变化

编辑:西安华鑫不锈钢有限公司时间:2019-02-11
  1.   本文对304奥氏体陕西不锈钢棒材的制备与零件挤压成形过程进行了模拟与实验,并将模拟结果与实验结果进行了对比。通过模拟与实验相结合的方法研究了304奥氏体不锈钢在成形过程中的宏微观变化规律。此外,针对挤压成形过程中易出现损伤,导致材料劣化,断裂的情况,对同坯次的304奥氏体不锈钢薄片进行了拉伸实验。通过OM、SEM、XRD测试来追踪人为缺口处的金相组织变化,微孔的萌生、长大,位错密度的变化等。本文的主要研究结果如下:

  (1)对304奥氏体不锈钢镦粗-固溶处理过程进行了有限元模拟。通过对不同加热温度、保温时间下,其再结晶程度以及晶粒尺寸大小的对比分析,确定了其最佳固溶处理工艺为:加热至1100℃,保温30min,水淬。

  (2)对304奥氏体不锈钢进行了镦粗-固溶处理实验。测量得到固溶处理后的试样的平均晶粒尺寸为96.86um,与模拟的平均晶粒尺寸94.7um相比,相对误差为2.2%,模拟与实验结果相符合,验证了再结晶模型的正确性以及固溶处理模拟的可靠性。

  (3)对原始试样、镦粗后的试样、固溶处理后的试样进行了显微硬度测试。测得镦粗后的试样的显微硬度为444.0HV,比原始试样(247.2HV)和固溶处理后的试样(180.0HV)要大很多。对其进行XRD物相检测,发现镦粗后试样中含有马氏体。证明了在镦粗过程中,由于形变诱导产生了奥氏体向马氏体的转变

  (4)陕西不锈钢棒经过拉拔、固溶处理后,坯料发生了静态再结晶。模拟的最终平均晶粒尺寸为99.2um,与实验测得的晶粒尺寸96.43um,误差为2.78%,模拟结果与实验结果比较符合。挤压成形后的零件成形情况与模拟的成形规律相一致。

  (5)拉伸实验中,随着拉伸量的增加,晶粒取向发生了改变,晶粒内部出现了由许多方向一致的滑移线组成的滑移带,而不同晶粒之间的滑移带方向不同。随着拉伸的继续进行,晶粒发生了转动,不同晶粒之间的转动方向和角度不同,导致试样在拉伸缺口处出现橘皮褶皱。在缺口附近出现了许多微孔,微孔长大速率随着拉伸量增加而降低。

  本文以某304不锈钢棒材制备、零件挤压成形过程作为对象,研究了其拉拔、固溶处理、挤压等成形过程中的变化情况。并针对成形过程中可能出现的损伤断裂情况,研究了同批次的304不锈钢薄片拉伸断裂的微观组织变化。虽然取得一些成果,但还有一些问题需要更加深入的研究:

  (1)对DEFORM-3D的微观组织模块进行二次开发。由于DEFORM-3D自带的微观组织模块对再结晶的形核、长大过程机理的过于简化,导致其模拟结果与实际情况之间仍有一定的差距,可以通过对二次开发对模型进一步完善。

  (2)拉伸断裂实验的进一步研究。本文的拉伸断裂实验更加注重于观察微孔的萌生以及聚合长大等情况,对于位错密度的演化只是通过XRD测试,而没有进行直接的观察到。并且由于实验条件的限制,采用的是近似于原位观察的方式来进行,观察到的微孔属于微米级别。今后可尝试对其采用TEM原位观察,从而能够进行更为细微的纳米级别观察。

  (3)陕西不锈钢棒对于位错密度与微孔的形核、长大的联系更加深入的研究。本文对于位错密度与微孔的形核、长大的联系只是从数据上来进行统计,后续可探索在其他变形条件与变形方式下,二者之间的联系。最好能够建立起应变、位错密度、微孔体积分数三者之间的方程模型。