锻件内部脆性夹杂物边界无裂纹形成的应力条件

hmdz1998

国外超超临界火电锻件的先进制造技术主要集中在德国的SAAR和西门子、日本的JSW和JCFC、意大利的SDF。为探讨我国现行的超超临界火电锻件制造技术与国外先进核锻件制造技术的差别，以超超临界火电高压转子为例，分别在进口高压转子锻件和国产高压转子锻件上切取试件，进行物理性能检验。

对比化学成分、组织和物理性能指标，结果表明：两种锻件的化学成分都在钢的规定范围内，非金属夹杂物等级、强度指标及延伸率都符合技术要求，无损检测未发现超标缺陷，但两种锻件的冲击韧性和疲劳寿命相差较大。进口锻件的冲击值和应力循环次数除满足规定的指标外还有较大的富余量。国产锻件的测量值略高于规定的指标，且有个别值低于规定指标。从组织上看，当组织放大到2000～3000倍时，在进口锻件和国产锻件内部都能见到数微米到几十微米的夹杂物，极个别处可达近百微米。由于这些夹杂物的尺寸与通常锻件内部的非金属夹杂物的尺寸相比要小得多，相差上千倍，此处称其为微夹杂物。进口核锻件内部的微夹杂物的形状显得比较圆滑，且都被金属基体紧紧包裹着，微夹杂物与金属基体是一个连续的整体。国产锻件则不同，其内部的微夹杂物的形状是尖角锋利，在不少微夹杂物与金属基体之间存在着裂纹，有的裂纹在微夹杂物的尖端，有的裂纹在微夹杂物的一侧。由于裂纹的存在，不少微夹杂物不能与金属基体形成连续的整体，此处称这些尺度在微米到几十微米的裂纹为微裂纹。研究表明，这些微夹杂物边界处的微裂纹是导致冲击韧性降低和应力循环次数减少的主要原因，它严重地影响着超超临界火电设备的使用寿命。
由于超超临界火电设备工作条件的特殊性以及对安全要求的绝对性，超超临界火电锻件是一种技术要求更高的大型锻件。探索这些微裂纹的形成机理，寻找修复机理与修复方法，是提高超超临界火电锻件制造技术水平，延长超超临界火电设备使用寿命的重要途径。
在大型锻件的制造过程中，内部夹杂物来源于钢的冶炼与铸锭的浇注及凝固过程。有的内部夹杂物是脱氧剂带来的产物，有的则是钢液冷却或凝固过程中产生的氧化物、二次氧化产物，也有的内部夹杂物是浇注过程中耐火材料带来的以及卷渣产生的。脱氧产物、钢液冷却或凝固过程产生的氧化物和二次氧化产物称为内生夹杂物；耐火材料及卷渣形成的夹杂物称为外来夹杂物。其中，加入脱氧剂后产生的夹杂物是不可避免的，而由二次氧化、耐火材料及卷渣等因素产生的夹杂物可通过优化冶炼工艺来减少或完全去除。
    为研究应力条件对脆性夹杂物边界处裂纹的影响，建立了平均球应力度的概念。数值模拟与试验表明：脆性夹杂物周围区域平均球应力度的代数值大小能够反映边界处裂纹的变化，可以作为锻造过程中描述锻件内部脆性夹杂物边界处裂纹变化的物理量。脆性夹杂物周围区域平均球应力度的代数值大于-1.74时，在脆性夹杂物边界处产生裂纹；平均球应力度的代数值小于-1.74时，在脆性夹杂物边界处不产生裂纹。

韩冰

进口钢价值高，质量好就在这些方面。得努力啊。

feathers1022

謝謝樓主的分享,很實用