高溫合金板鍛造工藝

冷軋是指在常溫狀態(tài)下對材料進(jìn)行鍛造,，使材料的厚度逐漸減薄的材料加工方法,。冷軋的原料一般為熱軋熱處理后的鋼卷,。鎳基合金 哈氏合金在冷軋過程中,， 亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體籌備會發(fā)生應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相變,， 使得鋼的強(qiáng)度和硬度升高,、塑性下降，產(chǎn)生了明顯的加工硬化,。隨著鍛造道次增多,，鍛造總變形率加大，加工硬化效應(yīng)越來越明顯,，材料變得越來越硬,。常規(guī)熱處理狀態(tài)下的 鎳基合金 高溫合金強(qiáng)度和硬度較低，塑性較好,，利于鍛造,。若對高溫合金不熱處理直接進(jìn)行冷軋，可大幅降低材料生產(chǎn)成本,。對熱處理態(tài)和熱軋態(tài)的高溫合金強(qiáng)度進(jìn)行分析,，確定試軋工藝參數(shù)， 并對試軋成品力學(xué)性能進(jìn)行對比,。

　高溫合金不熱處理直接冷軋的可行性分析

　1.1 力學(xué)性能分析

　在生產(chǎn)現(xiàn)場對熱軋態(tài)和熱軋熱處理態(tài)的 鎳基合金 哈氏合金卷取樣品,，進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn),，結(jié)果對比。對比熱軋態(tài)和熱軋熱處理態(tài) 鎳基合金 的力學(xué)性能可見,， 熱軋態(tài)與熱軋熱處理態(tài)相比，平均屈服強(qiáng)度高 80.9 MPa,， 平均抗拉強(qiáng)度高 40.7 MPa,，延伸率低 5.7%。

　從力學(xué)性能來看,，熱處理前后熱軋 鎳基合金 板的強(qiáng)度差異不大,，熱軋未熱處理態(tài)材料的硬化過程比熱處理狀態(tài)快一點(diǎn)，但并不明顯,，對冷軋?jiān)O(shè)備的負(fù)荷改變不大,。

　金相籌備分析對熱軋態(tài)和熱軋熱處理態(tài)的 鎳基合金 進(jìn)行取樣，拋光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蝕,，金相籌備,。由圖可見，熱處理后的高溫合金晶粒已*回復(fù)再結(jié)晶,。不熱處理的高溫合金也發(fā)生了部分回復(fù),。

　鎳基合金哈氏合金熱軋板工藝-1.png

　鎳基合金 哈氏合金在熱軋過程中，發(fā)生動態(tài)的晶?；貜?fù)和動態(tài)再結(jié)晶,，使得熱軋變形過程中產(chǎn)生的加工硬化被不斷釋放。

　在熱軋完成后,，由于鋼卷依舊帶有較高的溫度并在高溫狀態(tài)下持續(xù)一定時間,，這個狀態(tài)下材料發(fā)生晶粒回復(fù)和再結(jié)晶,，拉長的晶粒形核變成等軸晶,，消除晶粒拉長形成的顯微籌備和殘余應(yīng)力，可以消除一部分的加工硬化,。帶鋼在熱軋空冷后,，出現(xiàn)與熱處理處理后類似的特性。

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　綜合力學(xué)性能,、加工硬化情況和金相籌備,，認(rèn)為目前現(xiàn)場的 鎳基合金 哈氏合金高溫合金，可以嘗試不經(jīng)熱處理直接冷軋,。

　冷軋?jiān)囼?yàn)對未熱處理的 鎳基合金 高溫合金進(jìn)行冷軋,，冷軋機(jī)采用輥系多、剛性大的二十輥森基米爾軋機(jī),，鍛造過程中通過調(diào)整支撐輥的凸度以及一中間輥的軸向控制板形,， 投用 ACG 系統(tǒng)控制材料厚度,，同時適當(dāng)增加鍛造潤滑油的流量，以提高材料在鍛造過程中的冷卻效果,。

　鍛造****道次時,，投用6500 kN 壓力，比普通熱處理料的壓力高 300 kN,，但變形率比普通熱處理料低 2%,，后續(xù)的道次，鍛造壓力均比普通熱處理料高,，但變形率偏低,，同樣的鍛造總變形率，在鍛造力不大幅提高的條件下,，不熱處理直接鍛造的卷比熱處理卷多一個鍛造道次,，說明熱軋未熱處理料的變形抗力較大。

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　后續(xù)對冷軋后的兩種材料進(jìn)行固溶熱處理,，熱處理溫度在 1 050~1 150 ℃之間進(jìn)行,。固溶熱處理的目的是將析出的碳化物重新溶入奧氏體中，同時將冷軋后的條帶籌備回復(fù)再結(jié)晶,。

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　對冷軋 固溶熱處理的材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測原料為熱軋態(tài)和熱軋熱處理態(tài)的冷軋成品延伸率,、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),，但熱軋態(tài)的延伸率略低,，強(qiáng)度略高。

　對冷軋 固溶熱處理后材料熱軋態(tài)與熱軋熱處理態(tài)的材料經(jīng)過冷軋固溶處理后,，冷軋時被拉長的纖維籌備重新形核,，發(fā)生再結(jié)晶，晶粒均已*恢復(fù),，但熱軋未熱處理材料的晶粒更細(xì),。

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　兩種工藝中析出物的固溶、析出過程相同,，但熱軋不熱處理狀態(tài)下直接冷軋時,，熱軋態(tài)的等軸晶變?yōu)殚L方形纖維籌備，同時一部分的變形功以殘余應(yīng)力和點(diǎn)陣畸變的形式被保留下來,，形成再結(jié)晶驅(qū)動力,， 所以熱軋未熱處理的鋼卷經(jīng)冷軋后更容易進(jìn)行固溶熱處理；而熱軋熱處理的鋼卷,，晶粒會在固溶熱處理時進(jìn)一步長大,。所以熱軋未熱處理的材料在冷軋后固溶熱處理更容易發(fā)生，二是熱處理后晶粒更細(xì)化,。

　1）鎳基合金 熱軋未熱處理鋼卷可以直接進(jìn)行冷軋,，但鍛造抗力比熱處理態(tài)材料要大,。

　2）鎳基合金 熱軋未熱處理鋼卷冷軋后進(jìn)行固溶熱處理，晶?？?恢復(fù),，且晶粒較細(xì)。

　鋼與使用鉻廢鋼爐次在入爐條件相當(dāng)時,，硅耗和石灰消耗基本相當(dāng),，可達(dá)到替代作用。

　=3） 紅泥球,。AOD 爐使用紅泥球與在電爐使用本質(zhì)上是一樣的，都是利用生鐵,、鉻鐵中的 Si 元素還原其中的 Fe,、Cr、Ni 有價值的金屬,。目前 AOD 小批量試驗(yàn)測算的效益為 1 000 元/t,，若能優(yōu)化入爐條件，在冶煉過程溫度富余的情況下增加使用量,，效益將進(jìn)一步擴(kuò)大,。

　4） 高鎳鋼。AOD 爐使用高鎳鋼試驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算對硅耗和石灰消耗都有一定的影響,，每爐使用 3 t 高鎳鋼時,，影響硅耗升高 0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t,，合計(jì)影響成本 377 元/爐,，折算廢鋼和渣鋼的差價，效益較好,。

　5） 高鉻鋼,。可*替代鉻廢鋼使用,，對指標(biāo)影響不明顯,，效益顯著。