Genom att analysera den fasta lösningen och utfällningsmekanismen för kväve i F55 duplext rostfritt stål inom smidestemperaturområdet, smidesprocess är förbättrad för att lösa problemen med ytsprickor och fördröjda ytsprickor i storstora F55 duplex rostfritt stål efter smide. Kvävet som fälls ut längs korngränsen är svårt att återupplösa i strukturen, vilket resulterar i bildandet av betydande inre spänningar. Under smidesdeformationsprocessen främjar dragspänning kväveutfällning i mikrostrukturen, medan tryckspänning förhindrar och främjar kvävediffusion in i mikrostrukturen. Därför bör spänningstillståndet inuti ämnet kontrolleras under smidesprocessen för att hålla det i ett tryckspänningstillstånd, vilket undviker överdriven icke-deformation och mikrodeformationszoner inuti ämnet. Att använda ett "V"-format städ under smide är en effektiv åtgärd. Samtidigt används metoden med först liten deformation och sedan stor deformation för att ändra det inre deformationsspänningstillståndet, vilket effektivt undviker problemet med stor dragspänning som bildas inuti när den cirkulära sektionen smids till en kvadrat. När den inkluderade vinkeln för det "V"-formade städet är 135°, är tryckspänningstillståndet inuti ämnet bäst.
Vad är F55 duplex rostfritt stål?
F55 duplex rostfritt stål, som högkväve super duplex rostfritt stål, är benägen att spricka efter smide. Mycket forskning har utförts på sprickmekanismen hos rostfritt stål med hög kvävehalt nationellt och internationellt. Olika synpunkter har föreslagits, främst med fokus på studiet av olika mikrostrukturutfällning och sprickbildnings- och expansionsmekanismer under stress, såsom σ-fas, nitridutfällning eller spröd aluminiumoxidutfällning, under inverkan av inre stress, bildar sprickor längs den utfällda fasen . Adekvat forskning har utförts på den fasta kvävelösningen i olika temperaturer och vävnader. Fortfarande finns det begränsad forskning om diffusion och anrikning av kväve i vävnader och den resulterande stresskoncentrationen och sprickbildningen.
Den konventionella formen av inhemsk F55 duplex rostfritt stål är en runt skaft, och specialverktyg används för att göra smidesämnet i ett tillstånd av tryckspänning. Denna process är relativt mogen för närvarande och kvaliteten är stabil. Smidesforskningen av stora kvadratiska F55 duplexa rostfria stål är dock inte inblandad, och det finns ingen standardiserad varmbearbetningsprocess. Det behöver föras mer diskussion om kvävediffusionsmekanismen och orsakerna till sprickor i stora ämnen. Denna artikel analyserar orsakerna till externa och interna sprickor i smide av fyrkantiga ventilkroppar i duplex rostfritt stål F55 genom de möjliga diffusionsformerna av kväve i strukturen. Smidesprocessen för ämnet har förbättrats och optimerats, vilket ger en referensbas för smide och produktion av andra stora kvävehaltiga rostfria stål.
1. Befintlig F55 fyrkantig ventilkropp i rostfritt stål smidesprocess
1.1 Mått och material för F55 ventilhus i rostfritt stål
Kväve i α, fasens löslighet är relativt låg, fasens γ-löslighet hög, och en viss andel kväve tillsätts austenit och duplex rostfritt stål. Genom behandling av fast lösning, styrkan av rostfritt stål förstärks och materialets korrosionsbeständighet förbättras. Förbättringen av omfattande prestanda har gjort att rostfritt stål används mer allmänt. Under kylningsprocessen fälls kväve ut och bildar nitrider. När kvävehalten är hög, såsom i F55 duplex rostfritt stål, är kvävehalten så hög som 0.23%. Överdriven utfällning av kväve kan bilda ett fritt gastillstånd, som är svårt att återupplösa vid höga temperaturer. Stora inre spänningar uppstår inuti det rostfria stålet, vilket orsakar sprickor på den smidda ytan och fördröjd sprickbildning efter bearbetning, speciellt vid smide av större produkter. Utveckla på att optimera smidesprocessen för stora F55 duplex rostfritt stål.
Storleken på F55 duplex ventilkropp i rostfritt stål smide är 820 mm × den kemiska sammansättningen av 2250 mm F55 duplex ventilhusmaterial av rostfritt stål visas i Tabell 1, och dess mekaniska prestandakrav visas i Tabell 2.
Tabell.1 Kemisk sammansättning (%, massfraktion) av F55 duplex ventilkropp i rostfritt stål
| C | Si | S | P | Mn | Cr | Ni | Mo | W | Cu | N |
| 0.02 | 0.35 | 0.01 | 0.03 | 0.72 | 24.2 | 6.83 | 3.25 | 0.62 | 0.55 | 0.23 |
Tabell.2 Krav på mekaniska egenskaper för F55 Duplex ventilhus i rostfritt stål
| Parameter | Sträckgräns ReL/ MPa | Draghållfasthet Rm/ MPa | Förlängning A/% |
| Numeriskt värde | ≥550 | ≥750 | ≥45 |
1.2 Befintlig F55 Duplex ventilkropp i rostfritt stål
Råmaterialet är stålgöt, och ståltillverkningsprocessen är elektrisk ugn LF + VODC + elektroslagg, med specifikationer för Ф 1000mm x 2100mm. Smidesprocessen är som följer: den initiala smidestemperaturen är 1150 ℃, den slutliga smidestemperaturen är 950 ℃, och smidesvärmen är 3 gånger. Smidet utförs på en 60000 kN press. Deformationsprocessen är råmaterial som rubbar, sträcker, rubbar, sträcker och formar produkter.
1.3 Kvalitetsproblem med F55 duplex ventilhus i rostfritt stål
Efter smidning av F55 duplex-ventilkroppen i rostfritt stål uppstod sprickor på ytan av ämnet (Figur 1) men kunde tas bort efter mild polering. Sprickdjupet var ≤ 2 mm, men sprickor uppstod igen efter bearbetning, som kunde tas bort efter mild polering. Detta fenomen inträffade upprepade gånger i olika positioner. När produkten sågas ner till ett djup av 50 mm resulterar den totala tvärgående sprickbildningen i ämnet i en rivliknande fraktur (Figur 2). Enligt UT-besiktning är inredningen grovkornig med kornstorlek nivå 2.
Figur.1 Ytsprickor
Figur.2 Ytan tvärgående sprickbildning sprickyta
2. Smideskvalitetsanalys av F55 Duplex ventilkropp i rostfritt stål
2.1 Spänningssprickningsmekanism för F55 duplex ventilkropp i rostfritt stål
F55 duplex rostfritt stål inom smidestemperaturområdet inuti materialet α, γ variationskurva för kvävehalt i de två faserna med temperatur visas i figur 3. Kväve in γ innehållet i fasen är större än dess α innehållet av kväve i fasen är mellan 950 och 1150 ℃ γ innehållet i fasen är 1.4% -1.5%, vilket indikerar dess närvaro i α 10 gånger innehållet i fasen.
Figur.3 Kväve i α Xianghe γ Innehållskurva i fas
Kvävehalten i F55 duplex rostfritt stål är 0.23%, och andelen kväve i de strukturella förändringarna inom smidestemperaturområdet; Men när smidestemperaturen minskar kommer kvävet α När innehållet i fasen minskar kommer kvävet α utfällt kväve vid korngränsen är svårt att lösa upp γ Fas igen fast. När smidestemperaturen är mellan 650 och 950 ℃, vissa kväveformer i form av Cr2N α/γ Nederbörd vid fasgränsen; När temperaturen stiger, γ Fasreduktion, γ Fasövergång till α När i fas ökar kvävet från hög löslighet γ Nederbörd i fasen ökar också α/γ-anrikningen av kvävehalten i fasgränsen ökar den inre spänningen. Vid multivärmesmidning ökar och minskar temperaturen upprepade gånger. När temperaturen stiger övergår γ Fas till låg kvävehalt α Fas, kväve från γ Nederbörd i fasen; Vid kylning är kväve närvarande i α-lösligheten av fasen minskar från α Utfällning i fasen. Därför kan flera omgångar av smide göra att kväve skiftar från γ-fas och α-utfällning i fasen. Men ackumulering av en stor mängd fritt kväve som fälls ut vid korngränserna kommer i slutändan att bilda betydande inre spänningar, vilket gör det svårt att effektivt lösa upp och sprida kväve även genom stor deformation genom det tryckspänningstillstånd som genereras av smide. På grund av utfällning och anrikning av kväve under smides uppvärmnings- och kylningsprocesser bildas betydande inre spänningar och grunda ytsprickor bildas direkt på ytan av det smidda ämnet. Den inre spänningen orsakar fördröjd ytsprickning efter att ämnet har sågats eller bearbetats
2.2 Smidesprocessanalys av F55 duplex ventilkropp i rostfritt stål
Enligt analysen av spänningssprickningsmekanismen hos F55 duplex ventilkroppen i rostfritt stål leder flera omgångar av smide till upprepade temperaturökningar minskar och kväve längs α/γ. Den främsta orsaken till sprickbildning är utfällning och anrikning av fasgränser och svårigheten med effektiva fasta lösningar inom smidestemperaturområdet efter kväveutfällning. Under smidesdeformationsprocessen främjar dragspänning utfällningen av kväve i mikrostrukturen, särskilt i områden med hög kvävehalt γ Nederbörd i fasen, och tryckspänning främjar utfällningen av kväve mot α Fas och γ Intrafasdiffusion; därför, under smidesprocessen, bör spänningstillståndet inuti ämnet kontrolleras för att hålla det i ett tryckspänningstillstånd för att undvika överdriven icke-deformation och mikrodeformationszoner inuti ämnet. Samtidigt bör snabb kylning utföras efter smidning för att undvika utfällning av Cr2N, Cr23C6 och σ Fas.
3. Processoptimering
3.1 Styrning av spänningstillståndet hos ämnen
3.1.1 Smideskontroll
När ett cirkulärt ämne smids till en fyrkantig produkt, finns det oundvikligen en stor dragspänning i mitten av den cirkulära axelämnet, vilket främjar kväveorienteringen α/y. Nederbörden och anrikningen av fasgränser bildar betydande inre spänningar. Ett "V"-format städ är effektivt när man formar fyrkantiga produkter från cirkulära ämnen för att undvika dragspänning inuti ämnet. Samtidigt används deformationsmetoden med först liten deformation och sedan stor deformation för att ändra spänningstillståndet för inre deformation, vilket effektivt undviker den stora dragspänningen som bildas inuti ämnet vid formning av kvadratiska produkter. När den inkluderade vinkeln för det "V"-formade städet är 135°, är tryckspänningstillståndet inuti ämnet bäst.
Den ursprungliga enda stora städytans pressning orsakade många icke-deformations- och mikrodeformationsområden inuti ämnet. Efter att ha förbättrat processen antogs en kombination av pressning av stor städyta och pressning av litet fyrkantigt städ, vilket inte bara ökade ämnets deformation nära ytan utan också gjorde ämnets övergripande deformation enhetlig, vilket säkerställde att ämnets inre är alltid i ett tryckspänningstillstånd under deformationsprocessen.
3.1.2 Temperaturkontroll
F55 duplex rostfritt stål har dålig värmeledningsförmåga och en stor ämnesstorlek. För att förhindra en betydande ökning av den inre temperaturen på grund av för hög deformationshastighet är det nödvändigt att sänka den initiala smidestemperaturen från 1150 ℃ till 1120 ℃, samtidigt som man kontrollerar deformationshastigheten från 3 smidesvärmor till 9 smidesvärme och justerar deformationsmängden från 30 % -50 % till 20 % -25 %. Smidestemperaturen ökar, och i F55 duplex rostfritt stål γ Fasminskning, γ Fasövergång till α I fas ökar kvävet från hög löslighet γ Nederbörd i fasen ökar halten av kväveanrikat vid korngränserna, ökar inre stress, och kontroll av temperaturen kan effektivt minska graden av kväveanrikning vid korngränserna – snabb kylning efter smidning för att förhindra utfällning av kväve, Cr2N, Cr23C6 och σ Fas.
3.2 Processvalideringsprodukter
3.2.1 Yta och inre kvalitet
Efter processförbättring och smidning av ämnet visar produktens yta inte längre sprickor, och det finns inga fördröjda sprickor efter bearbetning. Det finns inga defekter som upptäckts genom PT-testning. Efter UT-testning kvalificeras produktens interna kvalitet.
3.2.2 Mekanisk prestandatest
Tabell 3 visar de mekaniska prestandatestresultaten för produkten, som uppfyller produktdesignkraven.
Tabell.3 Testresultat av mekaniska egenskaper för produkter
| Parameter | Sträckgräns ReL/MPa | Draghållfasthet Rm/MPa | Förlängning A/% |
| Numeriskt värde | 650 | 770 | 67 |
4. Slutsats
- (1) Under smidesprocessen av F55 duplex ventilkroppen i rostfritt stål, när smidestemperaturen ökar, minskar den höga kvävehalten γ Fas, övergår till den lägre kvävehalten α Fas, kväve från γ Utfällning i fasen; När smidestemperaturen minskar, minskar kväve α-halten i fasen från α Nederbörd i fasen. Kväve fälls kontinuerligt ut och ackumuleras längs korngränserna, vilket gör det svårt för det utfällda kvävet att lösa sig fast igen. α Xianghe γ-fasstrukturen bildar betydande inre spänningar, vilket leder till ytsprickor i det smidda ämnet och fördröjd ytsprickning efter bearbetning.
- (2) Under smidesdeformationsprocessen främjar dragspänning utfällningen av kväve i mikrostrukturen, medan tryckspänning förhindrar och främjar utfällningen av kväve mot α-fasen och γ-fasdiffusionen; därför, under smidesprocessen, bör ämnets inre hållas i ett tryckspänningstillstånd för att undvika överdriven icke-deformation och mikrodeformationszoner inuti ämnet. Smidet använder ett "V"-format städ och en metod för liten deformation följt av stor deformation, vilket ändrar det interna deformationsspänningstillståndet och effektivt undviker den stora dragspänningen som bildas inuti när en cirkulär sektion smides till en kvadratisk sektion. När den inkluderade vinkeln för det "V"-formade städet är 135 °, är ämnets inre tryckspänningstillstånd bäst.
Författare: Sun Changfen
Kommentera uppropet