Dövme sıcaklık aralığında F55 dubleks paslanmaz çelikte nitrojenin katı çözeltisini ve çökeltme mekanizmasını analiz ederek, dövme işlemi dövme sonrası büyük boyutlu F55 dubleks paslanmaz çelikte yüzey çatlakları ve gecikmiş yüzey çatlaması sorunlarını çözmek için geliştirilmiştir. Tane sınırı boyunca çökelen nitrojenin yapı içinde yeniden çözülmesi zordur, bu da önemli iç gerilim oluşumuna neden olur. Dövme deformasyon işlemi sırasında, çekme gerilimi mikro yapıda nitrojen çökelmesini teşvik ederken, sıkıştırma gerilimi mikro yapıya nitrojen difüzyonunu önler ve teşvik eder. Bu nedenle, kütüğün sıkıştırıcı bir gerilim durumunda kalması için dövme işlemi sırasında kütüğün içindeki gerilme durumu kontrol edilmeli ve kütüğün içinde aşırı deformasyon olmayan ve mikro deformasyon bölgelerinden kaçınılmalıdır. Dövme sırasında “V” şeklinde örs kullanılması etkili bir önlemdir. Aynı zamanda, iç deformasyon stres durumunu değiştirmek için önce küçük deformasyon ve ardından büyük deformasyon yöntemi kullanılır ve dairesel bölüm bir kareye dövüldüğünde içeride oluşan büyük çekme gerilimi probleminden etkili bir şekilde kaçınır. “V” şeklindeki örsün iç açısı 135° olduğunda, kütük içindeki basınç gerilimi durumu en iyisidir.
F55 dubleks paslanmaz çelik nedir?
Yüksek nitrojen olarak F55 dubleks paslanmaz çelik süper dubleks paslanmaz çelik, dövme sonrası çatlamaya eğilimlidir. Yüksek nitrojenli paslanmaz çeliğin çatlama mekanizması üzerine yurt içinde ve yurt dışında pek çok araştırma yapılmıştır. Temel olarak, σ fazı, nitrür çökeltmesi veya iç gerilimin etkisi altında kırılgan alümina çökeltmesi gibi gerilim altında çeşitli mikroyapı çökelmesi ve çatlak oluşumu ve genişleme mekanizmalarının çalışmasına odaklanan farklı bakış açıları önerilmiştir, çökelme fazı boyunca çatlaklar oluşturur. . Farklı sıcaklıklarda ve dokularda katı nitrojen çözeltisi üzerinde yeterli araştırma yapılmıştır. Yine de, nitrojenin dokularda difüzyonu ve zenginleşmesi ve bunun sonucunda ortaya çıkan stres konsantrasyonu ve çatlama hakkında sınırlı araştırma vardır.
Yerli F55 dubleks paslanmaz çeliğin geleneksel formu, yuvarlak milve dövme kütüğünü basınç gerilimi durumunda yapmak için özel aletler kullanılır. Bu süreç şu anda nispeten olgun ve kalite kararlı. Bununla birlikte, büyük kare F55 dubleks paslanmaz çeliğin dövme araştırması dahil değildir ve standart bir sıcak işleme süreci yoktur. Nitrojen difüzyon mekanizması ve büyük kütüklerdeki çatlakların nedenleri hakkında daha fazla tartışma yapılması gerekiyor. Bu makale, dış ve iç çatlakların nedenlerini analiz etmektedir. F55 dubleks paslanmaz çelik kare valf gövdelerinin dövülmesi yapıdaki nitrojenin olası difüzyon formları aracılığıyla. Boş parçanın dövme işlemi iyileştirildi ve optimize edildi, bu da nitrojen içeren diğer büyük paslanmaz çeliklerin dövülmesi ve üretimi için bir referans temeli sağladı.
1. Mevcut F55 paslanmaz çelik kare valf gövdesi dövme işlemi
1.1 F55 Paslanmaz Çelik Vana Gövdesinin Boyutları ve Malzemeleri
α'daki nitrojen, fazın çözünürlüğü nispeten düşüktür, fazın γ çözünürlüğü yüksektir ve ostenite belirli bir oranda nitrojen eklenir ve dubleks paslanmaz çelik. Katı çözelti işlemi sayesinde, gücü paslanmaz çelik güçlendirilir ve malzemenin korozyon direnci iyileştirilir. Kapsamlı performansın iyileştirilmesi, paslanmaz çeliği daha yaygın bir şekilde kullandı. Soğutma işlemi sırasında nitrojen çökelir ve nitrürler oluşturur. F55 dubleks paslanmaz çelikte olduğu gibi nitrojen içeriği yüksek olduğunda, nitrojen içeriği %0.23 kadar yüksektir. Nitrojenin aşırı çökelmesi, yüksek sıcaklıklarda yeniden çözülmesi zor olan serbest bir gaz durumu oluşturabilir. Paslanmaz çeliğin içinde, özellikle daha büyük ürünlerin dövülmesinde, dövme yüzeyinde çatlaklara ve işleme sonrasında gecikmeli çatlamaya neden olan büyük iç gerilim oluşur. Büyük boyutlu F55 dubleks paslanmaz çelik için dövme sürecini optimize etmeye özen gösterin.
F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesinin boyutu dövme 820 mm × 2250 mm F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesi malzemesinin kimyasal bileşimi Tablo 1'de gösterilmektedir ve mekanik performans gereksinimleri Tablo 2'de gösterilmektedir.
Tablo.1 F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesinin kimyasal bileşimi (%, kütle oranı)
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 |
Tablo.2 F55 Dubleks Paslanmaz Çelik Vana Gövdesi için Mekanik Özellik Gereksinimleri
Parametre | akma dayanımı ReL/ MPa | çekme mukavemeti Rm/ MPa | Uzama A/% |
Sayısal değer | ≥550 | ≥750 | ≥45 |
1.2 Mevcut F55 Dubleks Paslanmaz Çelik Vana Gövdesi İşlemi
Hammadde çelik külçedir ve çelik üretim süreci, özellikleri ile elektrikli fırın LF + VODC + elektroslagdır. Ф 1000mm x 2100mm. Dövme işlemi aşağıdaki gibidir: ilk dövme sıcaklığı 1150'dir. ℃, son dövme sıcaklığı 950 ℃ve dövme ısısı 3 katıdır. Dövme, 60000 kN'lik bir preste gerçekleştirilir. Deformasyon işlemi, ham maddenin üzülmesi, gerilmesi, gerilmesi, gerilmesi ve ürünlerin şekillendirilmesidir.
1.3 F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesi ile ilgili kalite sorunları
F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesi dövüldükten sonra, boşluğun yüzeyinde (Şekil 1) çatlaklar oluştu, ancak hafif cilalamanın ardından giderilebildi. Çatlak derinliği ≤ 2 mm, ancak işlemden sonra hafif cilalamadan sonra giderilebilen çatlaklar tekrar ortaya çıktı. Bu fenomen, farklı pozisyonlarda tekrar tekrar meydana geldi. Ürün 50 mm derinliğe kadar kesildiğinde, işlenmemiş parçanın genel enine çatlaması, yırtılmaya benzer bir kırılmayla sonuçlanır (Şekil 2). UT incelemesine göre, iç kısım kaba tanelidir ve tane boyutu 2 seviyesindedir.
Şekil.1 Yüzey Çatlakları
Şekil.2 Yüzey enine çatlama kırılma yüzeyi
2. F55 Dubleks Paslanmaz Çelik Vana Gövdesinin Dövme Kalitesi Analizi
2.1 F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesinin gerilim kırma mekanizması
Malzeme içindeki dövme sıcaklığı aralığında F55 dubleks paslanmaz çelik α, γ sıcaklık ile iki fazda nitrojen içeriğinin değişim eğrisi Şekil 3'te gösterilmiştir. γ Fazdaki içerik, olduğundan daha büyüktür. α fazdaki nitrojen içeriği 950 ile 1150 arasındadır. ℃ γ fazdaki içeriğin %1.4 - %1.5 olması, fazdaki varlığını gösterir. α Aşamadaki içeriğin 10 katı.
Şekil.3 Fazda α Xianghe γ içerik eğrisindeki nitrojen
F55 dubleks paslanmaz çelikteki nitrojen içeriği %0.23'tür ve yapısal değişikliklerdeki nitrojen oranı dövme sıcaklık aralığındadır; Ancak dövme sıcaklığı düştükçe nitrojen α Fazın içeriği azaldıkça nitrojen α Tane sınırında çökelen nitrojenin γ Fazını tekrar katı olarak çözmesi zordur. Dövme sıcaklığı 650 ile 950 arasında olduğunda ℃, Cr2N formunda bazı nitrojen formları α/γ Faz sınırında yağış; Sıcaklık yükseldiğinde, γ Faz azalması, γ α'ya Faz geçişi Faz içindeyken, yüksek çözünürlükten nitrojen artar γ Fazdaki yağış da artar α/γ faz sınırındaki nitrojen içeriğinin zenginleşmesi iç gerilimi artırır. Çoklu ısı dövmede, sıcaklık art arda artar ve azalır. Sıcaklık yükseldiğinde, γ Fazında düşük nitrojen içeriğine geçiş α Fazında, nitrojenden γ Yağış fazında; Soğutma sırasında, fazın α çözünürlüğünde nitrojen bulunur, fazdaki çökelme α'dan azalır. Bu nedenle, birden fazla dövme turu, nitrojenin fazda γ Fazından ve α Yağıştan kaymasına neden olabilir. Bununla birlikte, tane sınırlarında çökelen büyük miktarda serbest nitrojen biriktirmek, sonuçta önemli bir iç stres oluşturacak ve dövme tarafından üretilen sıkıştırma stresi durumu yoluyla büyük deformasyon yoluyla bile nitrojenin etkili bir şekilde çözülmesini ve yayılmasını zorlaştıracaktır. Dövmenin ısıtma ve soğutma işlemleri sırasında nitrojenin çökelmesi ve zenginleşmesi nedeniyle, önemli iç gerilmeler oluşur ve dövme kütüğün yüzeyinde doğrudan sığ yüzey çatlakları oluşur. İç gerilim, kütük kesildikten veya işlendikten sonra gecikmiş yüzey çatlamasına neden olur
2.2 F55 Dubleks Paslanmaz Çelik Vana Gövdesinin Dövme İşlemi Analizi
F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesinin gerilim çatlama mekanizmasının analizine göre, birden fazla dövme turu, tekrarlanan sıcaklık artışlarının azalmasına ve α/γ boyunca nitrojene yol açar. Çatlamanın ana nedeni, faz sınırlarının çökelmesi ve zenginleşmesi ve nitrojen çökeltmesinden sonra dövme sıcaklık aralığında etkili katı çözeltilerin zorluğudur. Dövme deformasyon işlemi sırasında, çekme gerilmesi, özellikle yüksek nitrojen içeriğine sahip alanlarda mikroyapıda nitrojenin çökelmesini teşvik eder. bu nedenle, dövme işlemi sırasında, kütüğün aşırı deformasyona uğramamasını ve kütüğün içindeki mikro deformasyon bölgelerini önlemek için, kütüğün sıkıştırıcı bir gerilim durumunda tutulması için kütüğün içindeki gerilim durumu kontrol edilmelidir. Aynı zamanda, Cr2N, Cr23C6 ve σ Faz çökelmesini önlemek için dövme işleminden sonra hızlı soğutma yapılmalıdır.
3. Süreç optimizasyonu
3.1 Kütüklerin gerilim durumunun kontrolü
3.1.1 Dövme kontrolü
Dairesel bir kütük kare bir ürüne dövüldüğünde, dairesel şaft kütüğünün merkezinde kaçınılmaz olarak büyük bir çekme gerilimi oluşur ve bu da nitrojen oryantasyonunu α/γ destekler. Faz sınırlarının çökelmesi ve zenginleşmesi, önemli iç gerilimler oluşturur. Dairesel kütüklerden kare ürünler oluştururken kütük içinde çekme gerilimi oluşmasını önlemek için "V" şeklinde bir örs etkilidir. Aynı zamanda, iç deformasyonun stres durumunu değiştirmek için önce küçük deformasyon ve ardından büyük deformasyon deformasyon yöntemi kullanılır ve kare ürünler oluşturulurken kütük içinde oluşan büyük çekme geriliminden etkili bir şekilde kaçınılır. “V” şeklindeki örsün iç açısı 135° olduğunda, kütük içindeki basınç gerilimi durumu en iyisidir.
Orijinal tek büyük örs yüzey preslemesi, kütüğün içinde birçok deformasyon olmayan ve mikro deformasyon alanına neden oldu. Süreci iyileştirdikten sonra, yalnızca kütüğün yüzeye yakın deformasyonunu artırmakla kalmayan, aynı zamanda kütüğün genel deformasyonunu tekdüze hale getiren, kütüğün içinin düzgün olmasını sağlayan büyük örs yüzey presleme ve küçük kare örs preslemenin bir kombinasyonu benimsendi. deformasyon işlemi sırasında her zaman bir sıkıştırma gerilimi durumundadır.
3.1.2 Sıcaklık kontrolü
F55 dubleks paslanmaz çelik, zayıf termal iletkenliğe ve büyük bir boş boyuta sahiptir. Aşırı deformasyon hızı nedeniyle iç sıcaklıkta önemli bir artışı önlemek için, ilk dövme sıcaklığını 1150'den düşürmek gerekir. ℃ 1120 için ℃3 ısıl dövmeden 9 ısıl dövmeye kadar deformasyon hızını kontrol ederek deformasyon miktarını %30 - %50'den %20 - %25'e ayarlar. Dövme sıcaklığı artar ve F55 dubleks paslanmaz çelikte γ Faz indirgeme, γ α'ya faz geçişi Faz içindeyken, nitrojen yüksek çözünürlükten artar γ Fazda çökelme, tane sınırlarında nitrojenle zenginleştirilmiş içeriği artırır, iç gerilimi artırır ve sıcaklığın kontrol edilmesi, tane sınırlarında nitrojen zenginleşme derecesini etkili bir şekilde azaltabilir - hızlı soğutma nitrojen, Cr2N, Cr23C6 ve σ Faz çökelmesini önlemek için dövme işleminden sonra.
3.2 Proses doğrulama ürünleri
3.2.1 Yüzey ve iç kalite
Proses iyileştirmesinden ve ham parçanın dövülmesinden sonra, ürünün yüzeyinde artık çatlaklar görülmez ve işlemden sonra gecikmiş çatlaklar olmaz. PT testi ile tespit edilen herhangi bir kusur yoktur. UT testinden sonra, ürünün iç kalitesi onaylanır.
3.2.2 Mekanik performans testi
Tablo 3, ürün tasarım gereksinimlerini karşılayan ürünün mekanik performans test sonuçlarını göstermektedir.
Tablo.3 Ürünlerin Mekanik Özellik Test Sonuçları
Parametre | Akma dayanımı ReL/MPa | Çekme mukavemeti Rm/MPa | Uzama A/% |
Sayısal değer | 650 | 770 | 67 |
4. Sonuç
- (1) F55 dubleks paslanmaz çelik valf gövdesinin dövme işlemi sırasında, dövme sıcaklığı arttığında, yüksek nitrojen içeriği γ Faz azalır, daha düşük nitrojen içeriğine geçiş α Faz, γ Çökelme fazındaki nitrojen; Dövme sıcaklığı düştüğünde, fazın nitrojen α içeriği fazdaki α Yağıştan azalır. Nitrojen sürekli olarak tane sınırları boyunca çökelir ve birikir, bu da çökelen nitrojenin tekrar katı bir şekilde çözünmesini zorlaştırır.
- (2) Dövme deformasyon işlemi sırasında, çekme gerilimi mikro yapıda nitrojenin çökelmesini teşvik ederken, sıkıştırma gerilimi nitrojenin a Fazına ve y Faz difüzyonuna doğru çökelmesini önler ve teşvik eder; bu nedenle, dövme işlemi sırasında, aşırı deformasyon olmamasını ve kütüğün içindeki mikro deformasyon bölgelerini önlemek için kütüğün içi basınç gerilimi durumunda tutulmalıdır. Dövme, "V" şeklinde bir örs ve küçük deformasyon ve ardından büyük deformasyon yöntemini benimser; bu, iç deformasyon stres durumunu değiştirir ve dairesel bir bölümü kare bir bölüme dönüştürürken içeride oluşan büyük çekme gerilimini etkili bir şekilde önler. “V” şeklindeki örsün iç açısı 135° olduğunda, kütüğün dahili basınç gerilimi durumu en iyisidir.
Yazar: Sun Changfen
Yorum bırak