028合金冷熱處理過程中組織傳遞性研究

孫玉強，陸有濤

（安徽三聯學院 安徽 合肥 230601）

1 引言

目前，我國的一些企業在028合金的生產過程中，由于成品管出現的嚴重超標問題，導致了028合金在現實的生活中無法正常使用，其中關于成品管的形成過程有：（1）首先將經過步驟擠壓得到的荒管進行固溶，然后再進行水冷處理；（2）荒管處理過后，將其進行冷軋后中間退火；（3）退火后還需再次將其進行冷軋，然后成品管在中間退火以后成型。但是問題在于028合金在長時間的加熱中不太穩定，易于變成析出相，最關鍵的是它形成的析出相在種類、形態、數目以及分布上會對028合金產生各種各樣的影響，尤其是對其腐蝕性產生的影響巨大，所以在此基礎上研究影響合金腐蝕性的析出相，以及其生成的規律就變得非常有意義。

2 研究方案

鎳基耐蝕合金028是一種含超低碳、高鉻以及適量鉬和銅的鐵-鎳基耐蝕合金[1]。經查資料我了解到這個合金是一種單一的奧氏體組織，并且它是一種超級理想化的抗強酸腐蝕的合金。本次研究是為了區別不同溫度對材料的影響。

本研究需要進行實驗，故選取材料為028耐腐蝕的合金，它的主要化學成分及相關數據見表1所示。

表1 028合金的主要化學成分范圍及對應平均電子缺位數（Nv）

在這次的研究課題中，我們研究的主要內容是析出相對028合金的影響，首先了解一下其基本結構，見圖1所示。

圖1 900℃基本結構

在實驗中需要用線將028合金切割成8mm*12mm的小圓珠模型，然后將其放在熱模擬試驗機上開始實驗。由于實驗需要很高的溫度，所以我們設置了幾個固定的溫度值，分別為：1120℃、1150℃、1180℃。為了避免實驗帶來的誤差，我們將合金的實驗高度壓縮率基本上都保持在60%左右。

3 研究中的熱變形

在不同的溫度和不同的應變速率下，028合金的真應力會隨著溫度的高低而產生變化。產生這種現象的原因是在變形的溫度越來越高時，受到有關錯位運動的阻擋力越來越小，空位和間隙原子這些出現的缺點也就越發明顯。028合金在比較高的溫度下，其熱塑性能會相對較差一些，所以為了解決這個問題，通常都是采用熱擠壓工藝來對其進行熱加工。但是在這個步驟中，如果它的加工工藝沒有選擇到合適的，那么對后面的生產會產生不好的影響。

由于變形不均勻，原大角度界面兩側的局部區域位錯密度不同，位錯密度低的區域長入位錯密度高的晶粒中，形成弓彎，然后核心成長通過晶界向著畸變能較高的基體中擴散移動，這里晶界移動的驅動力是兩晶粒間的畸變能差，由于形變基體中的畸變能分布很不均勻，而晶界總是易于優先向畸變能大的地方推。有關材料的一些重要模型，它的加工方法在傳統的材料的研究中是非常有作用的，因此也對材料的微型組織和性能控制有一些用處。

實驗中能量損耗主要是由兩個主要部分組成包括加工過程中產生的熱量和組織在變化過程中所消耗的能量，所以，我們可以通過分析這兩部分能量所占的比例來進行描述。

4 結果分析

經過實驗發現028合金在經歷了熱變形之后，它改變了原來的結構，并且它的各個性能也與以前大不相同。在熱變形的步驟中其主要是將機械能轉化為熱能，其中還有一點點的能量存放在了發生變形的材料中。具有低中等層錯能的合金的回復過程較慢，熱變形過程中，動態回復未能同步抵消加工過程中位錯的增值積累，隨應變量增加，當變形過程中的儲存能足夠高時，就會發生動態再結晶[2-3]。下面是不同溫度下，028合金的微型組織結構，見圖2所示。

圖2 028合金不同溫度的微型組織

5 結語

通過實驗可知，將028合金經過熱變形，它的結構會發生變化，并且隨著溫度的增加，其結晶體積也逐漸變大；它的熱范圍大約在1120～1600℃和1180～1220℃，加熱危險區大約在1200～1220℃。