Hastelloy C-276哈氏合金固溶與不固溶的區(qū)別

C-276哈氏合金經(jīng)過固溶處理后,，?其性能和結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化,，?與未經(jīng)固溶處理的合金相比,，?具有以下區(qū)別：?
 性能提升：?固溶處理能夠顯著提高C-276哈氏合金的韌性和可加工性,。?通過將合金加熱到適當?shù)臏囟龋?使溶質(zhì)元素均勻溶解在基體中,，?可以改善合金的機械性能,，?使其更加適合進行冷成形加工1,。?
 組織結(jié)構(gòu)：?固溶處理后，?C-276哈氏合金在光學顯微鏡下顯示為單相奧氏體組織,，?且晶粒內(nèi)部一般有退火孿晶存在,。?這種組織結(jié)構(gòu)的變化有助于提高合金的耐腐蝕性和耐高溫性能2。?
 耐腐蝕性和耐高溫性能：?固溶處理后的C-276哈氏合金在環(huán)境下工作,，?直接接觸具有腐蝕性的溶液,，?承受高壓，?并且一次性設(shè)計使用壽命長達18年,，?期間不能破裂,。?這種性能的提升得益于固溶處理改善了合金的綜合性能，?包括足夠的強度,、?耐腐蝕性以及良好的塑性2,。?
 熱處理過程：?固溶處理的熱處理過程包括加熱到1100℃～1160℃的溫度范圍，?并進行水淬或快速空冷,。?這個過程有助于消除合金中的應力,，?提高其耐腐蝕性和機械性能13。?
綜上所述，?C-276哈氏合金經(jīng)過固溶處理后,，?其韌性和可加工性得到提高,，?組織結(jié)構(gòu)變?yōu)閱蜗鄪W氏體，?并且耐腐蝕性和耐高溫性能得到顯著提升,，?使其在環(huán)境下具有更好的使用性能和更長的使用壽命,。?
Hastelloy C-276(C-276)合金是 Hastelloy 系列合金中的一種,C系列合金為Ni-Cr-Mo合金,而C-276合金是在 Ni-Cr-Mo基礎(chǔ)上加入適量的 W,Fe等元素得到的一種固溶強化的面心立方結(jié)構(gòu)的合金,其耐高溫和耐腐蝕性能優(yōu)異.目前,許多研究者對 Haselloy 系列合金進行了研究!1-,包括鑄造合金、軋制的板材及粉末冶金熱壓法制備的Hastlly型合金等,且大多集中于耐蝕性能的研究.C-276合金經(jīng)過多道次旋壓,得到壁厚為0.4 mm的超薄壁管材,超薄壁C-276合金管在極環(huán)境下工作,直接接觸具有腐蝕性的溶液,承受約210個大氣壓,并且一次性設(shè)計使用壽命18年,期 間不能破裂,因此對管材綜合性能有嚴格的要求: 有足夠的強度,耐腐蝕性,良好的塑性等, 以確保其優(yōu)良的使用性能.通常,C-276 合金在多 道次旋壓成形過程中要進行固溶處理改善其加工性能,固溶處理后C-276合金在光學顯微鏡下顯示為單相奧氏體組織,且晶粒內(nèi)部一般有退火孿晶存在.常采用的固溶處理工藝為(1160±10)
℃,保溫時間20 min,水淬.合適的固溶處理工藝除了改善合金加工性能外還能提高退火孿晶()3)的比率,而低 >CSL(coincidence site lattice,重位點陣)晶界比率的提高有利于提高材料的耐腐蝕性能,同時固溶處理對合金的再結(jié)晶及晶粒尺寸有顯著影響,粗化的晶粒會減少晶界的面積和高能的晶界的含量,從而影響晶界的擴散,進而影響合金的力學性能.同樣,固溶處理對成形后超薄管的再結(jié)晶,、>CSL(重位點陣)晶界特征分布及力學性能也具有顯著影響,因此,必須對固溶溫度,、微觀演變和力學性能之間的關(guān)系進行研究。本文對旋壓成形的壁厚為0.4 mm 超薄管材在不同溫度下進行固溶處理,并分析其再結(jié)晶,、晶界特征分布和力學性能,。
1實驗材料
實驗材料為C-276 合金,合金成分列于表1.合金在強力旋壓機上經(jīng)過3道次旋壓,道次減薄率25%~35%,進給率0.6~1.2 mmr,總減薄率為80%,得到壁厚為0.4 mm的超薄壁管材.
將試樣分為和200倍率下進行掃描.將試樣A,B,C,D按國標制備拉伸試樣,每組加工3個.在萬能拉伸試驗機上進行室溫拉伸試驗,拉伸速率0.033 mms.測得合金的力學性能,計算每組的平均值.隨后在KYKY-2800掃描電鏡(SEM)上對拉伸斷口進行形貌觀察。
2結(jié)果與討論
 固溶溫度對C-276合金超薄管晶粒尺寸的影響
影響C-276合金超薄管力學性能的因素眾多,其中晶粒尺寸和均勻性是不可忽略的重要影響因素,而固溶處理工藝可對晶粒尺寸進行有效的調(diào)控"-0.圖1中(a~d)所示為試樣A,B,C,D 的IPF(inverse pole figure,標準反極圖),圖1(a~c)觀察倍率為800倍,圖1(d)觀察倍率為200倍從圖1中可看出固溶溫度由900℃升高到1000℃后,晶粒尺寸略有減小但變化程度不大,圖1(b)中晶粒明顯比圖1(a)中更加均勻;此后,隨著固溶溫度升高晶粒逐漸長大,圖1(c)中晶粒尺寸相比于圖1(b)中有明顯增大;圖1(d)所示IPF圖由于放大倍率較小,尺寸與圖1(c)相差不大,但從標尺可判斷當固溶溫度為1200℃時,平均晶粒尺寸約為圖1(c)中3~4 倍.采用EBSD中自帶的OMI技術(shù)對不同固溶溫度下C-276合金超薄管晶粒尺寸進行統(tǒng)計,得到各試樣對應的晶粒尺寸分布圖,如圖2所示;統(tǒng)計得到的各試樣對應的晶粒平均尺寸分別為7.73,4.12,22.54,77.15 μm.繪制出固溶溫度對合金平均晶粒尺寸的影響趨勢圖,如圖3所示.晶粒長大是由于晶界不斷向著曲率中心方向遷移,引起小晶粒消失,合并成為尺寸更大的大晶粒,而且晶界遷移過程中會不斷平直化,使晶粒凹面變平尺寸增大.晶界遷移需要滿足一定能量條件,驅(qū)動力通常來自總的界面能的降低,當滿足能量條件克服一定勢壘后,上述晶界遷移過程得以實現(xiàn),這可以視為一個熱激活的過程晶粒在正常長大過程中,晶界平均遷移速率與溫度呈正相關(guān)所以固溶溫度升高,晶界平均遷移速率加快,在相同固溶時間條件下晶粒尺寸更大.固溶溫度900℃時合金再結(jié)晶不充分,殘留有部分原始組織,這些被拉長的大晶粒原始組織由于再結(jié)晶不充分而得到保留-,所以固溶溫度為900℃時平均晶粒尺寸要比固溶溫度為1000℃時平均晶粒尺寸稍大,。
固溶溫度對C-276 合金超薄管再結(jié)晶的影響
對試樣A,B,C,D相鄰晶粒取向差進行統(tǒng)計分析,得到不同固溶溫度條件下試樣晶粒取向差分布圖,如圖4所示.圖4(a)中有明顯的小角度晶界存在,而圖4(b~d)中無明顯小角度晶界.固溶溫度為900 ℃時C-276合金的極圖如圖5所示,極圖顯示經(jīng)900℃固溶處理后時合金中無明顯織構(gòu).而圖4(a)中小角度晶界所占比率很高,可認為是存在大量亞晶界所致,說明固溶溫度為900℃時合金未充分再結(jié)晶",。再結(jié)晶區(qū)域分布如圖6 (a~d)所示,黑色為全再結(jié)晶區(qū)域,白色為未全再結(jié)晶區(qū)域,灰色為未再結(jié)晶區(qū)域.全再結(jié)晶區(qū)域、未全再結(jié)晶區(qū)域和未再結(jié)晶區(qū)域各區(qū)域所占比率具體數(shù)值列于表2.當固溶溫度為900℃時全再結(jié)晶比率為65%,隨著固溶溫度升高,全再結(jié)晶比率呈上升趨勢,固溶溫度達1100℃時,全再結(jié)晶比率達到99.4%,已充分再結(jié)晶.再結(jié)晶是一個形核和長大的過程,靜態(tài)再結(jié)晶形核常見的兩種方式為晶界弓出形核和亞晶形核,亞晶形核機制有亞晶合并機制和亞晶遷移機制兩種
形式",晶界弓出形核一般在變形量較小(小于20%)時發(fā)生,此次旋壓成形變形量高達80%,顯然不屬于原有大角度晶界弓出形核,。亞晶形核機制通常發(fā)生在變形程度大的金屬中,當變形程度大時,晶體中的位錯會不斷增值引起位錯的纏結(jié)從而形成胞狀的結(jié)構(gòu),在加熱的過程中會引起胞狀結(jié)構(gòu)發(fā)生平直化從而形成亞晶,。通常情況下變形程度大且層錯能高的金屬多以亞晶合并機制進行形核,而C-276合金為層錯能較低的面心立方結(jié)
構(gòu)",這種變形度很大的低層錯能金屬多以亞晶遷移機制進行形核.由于亞晶界的位錯密度較高,位于亞晶界兩側(cè)的亞晶之間有較大的位向差,晶界能較高,所以在加熱的過程中這些亞晶界很容易發(fā)生遷移而逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠼嵌染Ы?大角度晶界的遷移率遠大于小角度晶界的遷移率,可以迅速遷移,遷移過程中會導致路程中的位錯被清除,在它后面留下無畸變的晶體以作為再結(jié)晶核心使晶粒長大.固溶溫度對再結(jié)晶速率影響顯著,進而對再結(jié)晶比率有很大影響

C-276哈氏合金不需要固溶熱處理。?
C-276哈氏合金是一種改進的鍛造C合金,，?其特點之一是焊接后不需要進行固溶熱處理,。?這種合金能夠阻止焊接熱影響區(qū)的晶界沉淀的形成，?使得焊接狀態(tài)的產(chǎn)品適用于大多數(shù)化學工程處理的用途,。?此外,，?C-276合金在熱處理方面的特性包括固溶處理和焊后熱處理。?固溶處理涉及將合金加熱到1120-1175℃,，?保持一段時間后快速水冷,，?這一過程旨在消除加工應力，?改善材料的韌性和延展性,，?同時提高合金的耐腐蝕性,。?焊后熱處理則通常包括在固溶處理后的C-276焊縫上進行870℃左右的去應力退火處理，?以降低殘余應力,，?提高焊接接頭的綜合性能12,。?
盡管C-276哈氏合金在大多數(shù)應用中不需要進行時效處理，?但在某些特定的高溫環(huán)境中,，?為了進一步提升材料的硬度和抗蠕變性能,，?可以進行時效處理。?典型的時效處理工藝包括將合金加熱到800-900℃并保持數(shù)小時,，?然后空冷1,。?這些特性使得C-276哈氏合金成為一種廣泛應用的材料,，?特別是在需要高度耐腐蝕性的環(huán)境中。?