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固溶处理对不锈钢膨胀节性能的影响-郑州久安管道

固溶处理对不锈钢膨胀节性能的影响

郑州久安管道2019-08-30 12:02:030来自:http://www.yjbcq.com

  波纹管膨胀节作为管道位移补偿的一种重要形式,近年来在各行业中得到了极其广泛的应用。然而在实际使用过程中发现,膨胀节的失效除少量是疲劳破坏及非正常因素破坏外,多为腐蚀破坏,且以应力腐蚀破坏居多。本研究认为,要防止和减少金属波纹管腐蚀失效,首先要解决波纹管冷挤压工艺对材料显微组织带来的不利改变。研究发现,固溶处理对改善金属波纹管成形后的组织和显微结构不失为一种有效的方法。

  1、冷塑变金属在固溶处理过程中材料组织结构的变化。

  不锈钢在经过塑性变形后,形成一些过量空位,位错密度大幅度提高,材料处于热力学不稳定状态。在这种状态下,只要提供原子移动的能力,材料的组织和结构就会恢复到塑变前的状态。显然,加热温度不同,组织结构变化的程度也不相同。根据组织结构转变的特点,塑变金属在加热时的转变过程可分为同复和再结晶两个阶段。

a、同复阶段。

  在同复阶段,材料中过量空位通过原子的扩散迁移至位错中心、晶粒边界或金属表而而湮没消失,或与间隙原子相遇而互毁,从而使空位浓度逐渐接近其平衡值。在此阶段用通常的金相显微镜观察不到显微组织的变化,但可以看到材料电阻率大幅度减小,硬度略有下降,材料内应力消除,从而减小了材料在特殊环境下发生应力腐蚀的趋势。

b、再结晶阶段。

  在再结晶阶段,冷变形加工结构被新的通过形核和长大过程形成的无应变的结构FfrTt替,也就是在晶格严重畸变的滑移带上,以一些晶粒碎块池是位错密度较高的区域为核心,紊乱的原子重新整齐地排列起来,逐渐长大,形成新的晶格完整的等轴晶粒。经过再结晶,塑性变形的微观特征彬变结构、形变亚结构、滑移带等完全消失,冷作硬化和残留内应力也完全消除,各种性能恢复到材料形变前的状况。

  2.固溶处理对材料机械性能的影响。

  固溶化在10000C以上的温度下进行,可以使合金元素、碳化物及其它析出相重新溶解到奥氏体组织中去,再通过激冷使单一的奥氏体组织保持到常温。现对己出现加工硬化了的波纹管取样重新固溶化处理,从坏损的波纹管上取样,加热到10500C,保温2小时,然后进行水冷和}风冷。试验发现,固溶化处理后的金相组织会重新恢复到单相奥氏体组织,马氏体组织完全消失,硬度也大大降低。冲击韧性数据可以看出,形变硬化己经使得奥氏体不诱钢的韧性大大圈氏,相应的脆性也就大大升高,如别各这种脆性大的材料用于某些腐蚀环境,则出现应力腐蚀的危险性会大大增加。

  3、固溶处理对材料显微组织及抗腐蚀性能的影响。

  固溶处理除了可以改善金属材料冷加工后的机械性能,还可以恢复树料因冷加工破坏的金相组织及其抗腐蚀性能。通过固溶处理可以细化晶粒;大大圈氏组织中因形变而产生的位错的密度;使合金中的成份均匀化,消除偏析;修复材料表而因形变而破坏的钝化膜,恢复和提高材料表而的再钝化能力,有效地圈氏应力腐蚀破裂的发生。通过固溶处理((10501 250C,保温10-12分钟,可以使由于形变产生的马氏体和破碎的孪晶奥氏体最大程度地恢复为材料原有的奥氏体组织,提高材米a抗应力腐蚀破裂的性能。

  4、固溶处理前后波纹管材料的显微组织变化及分析。

  固溶处理前,材料的拉伸变形致使晶格发生畸变、破裂。故其金相组织以细碎、变形的孪晶奥氏体为主。固溶处理之后,则观察到等轴、完整的晶粒,但是晶粒较固溶处理前大。金属在发生塑性变形时,是按照晶粒位向当之属在发生塑性变形时,是按照晶粒位向的不同,借助晶体中的位错逐批地进行滑移的。位错在滑移过程中会大量增殖,因此冷加工会导致材料中位错的大量增加。未固溶处理的试件其材料晶体中的位错滑移线较固溶处理过的试件多得多。

  位错对材料的腐蚀性能影响极大,在位错的露头处,原子的活化能较高,裂纹最初容易在此处形核并扩展。因此奥氏体不锈钢波纹管在成形过程中材料金相组织及性能的改变,是导致波纹管在腐蚀环境下产生应力腐蚀开裂的内因,而固溶处理能改善奥氏体不锈钢冷加工形变后的组织及材料性能,显著提高奥氏体不诱钢抗应力腐蚀破裂的性能。


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