Incoloy825合金热挤压管裂纹研究

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825合金是美国Incoloy公司发明的一种含钼、铜、钛的镍-铁-铬固溶强化型耐蚀合金，825合金大量地以管材形式用于各种工业设备中。因此825合金的管材加工成形是其生产和应用中的一个重要环节。现在一般采用热挤压工艺制造825合金无缝钢管坯。但是，热挤压变形是在高温、高压下进行的，同时伴随着大应变、高应变速率。因此，坯料不仅发生外部形状的变化，同时坯料内部组织也发生重组。当热挤压工艺参数选择不当时，就会影响到挤出管材质量，如出现表面裂纹、中心裂纹等。

为了了解管子裂纹处的微观组织特征，首先对挤压管出现裂纹的部位进行取样，进行化学成分分析并制备金相试样。结果发现，管子化学成分、夹杂物含量均符合标准。管子沿其径向方向上的金相组织显示存在晶粒尺寸不均匀现象，即管子内、外表面晶粒尺寸小于管子壁厚中间处的晶粒尺寸。
为了定量描述管子沿径向方向上的晶粒尺寸变化，从管子内表面开始，每隔一定距离进行观察，并对其平均晶粒尺寸进行计算。从中可以发现平均晶粒尺寸沿分层管径向分布不均匀，呈倒U型分布，特别是离管子内表面5～11mm处，平均晶粒尺寸比内、外表面处大20μm左右，而该区域正对应于裂纹分布区域。即裂纹区域的晶粒度为3.5～4.0级，而管子内外表面晶粒度则大约为4.5～5.0级。
此外，采用SEM对管子裂纹进行了分析，发现管子内部的裂纹分布有一定范围，既有主裂纹，还有次生裂纹。从裂纹形态上讲，既有沿晶裂纹，也有穿晶裂纹。但是在裂纹附近几乎观察不到夹杂物等有害相的存在。由此，研究人员认为825合金管子出现裂纹现象并不是由于钢坯质量不合格引起，而是由于热挤压工艺参数制定不合理而产生的。采用有限元软件模拟了825合金的热挤压工艺过程，研究了工艺参数（坯料加热温度、挤压速度）对挤压变形区坯料温度场、应变场的影响规律。
研究结果表明，825合金挤压管毛坯开裂的原因可以归结为：
（1）坯料加热温度偏高、热挤压速度过高，两种因素引起热挤压变形区及挤出管材内部温度升高，并且高于其热加工上限温度（～1250℃）。温度升高，这不仅造成合金热塑性降低，还促进了晶粒长大，合金的热加工性能下降。
    （2）挤压工艺参数不合理，导致挤出管材内部应力状态从压应力变为拉应力。因此，在上述两种起因下，挤压管材内部就出现了裂纹。