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在316LN不锈钢管的锻造过程中,控制锻造变形的真实应变应大于0.655;可以通过316LN不锈钢管动态再结晶实现晶粒细化,达到产品的晶粒度要求。2)采用大圆角V砧和上下不等砧宽比拔长时,可以有效地增加或改善等效应变的分布。建议大圆角半径比值取0.8~1.2;当上砧砧宽比0.6时,V砧砧宽比应小于0.9,建议取0.8。3)大圆角V砧翻转拔长提高了坯料内部的等效应变,坯料整体的等效应变分布更为均匀,了坯料内部的“空洞”。316LN不锈钢管锻造过程中,采用改进砧形连砧翻转拔长,有利于解决其晶粒细化和晶粒均匀性的问题。 为了验证数值模拟实验得到结论的正确性,分别进行了普通砧形以及组合砧形拔长的物理模拟。通过数据处理后,试样的中心截面等效应变分布如图7中所示。比较可知,组合砧可以显著增大试件中心的等效应变分布。在压下率不变的情况下,采用改进的组合砧形,可以获得更好的应变分布状态,这和数值模拟得出了一致的结论。对于物理模拟实验,由于采用坐标网格法进行四节点网格的截取,进行了一定的近似,因此实验结果会有误差,但这不影响对变形分布规律的分析。
TP316H不锈钢管在20~300℃回火,硬度降低较缓或者不变化。TP316H不锈钢管在250℃以内圈火时,马氏体的基体含碳量仍达0. 25%左右,且有弥散析出的ε-碳化物,所以回火后钢的硬度仍在HRC 60左右。 当回火温度超过300℃,由于碳化物析出以及随后的聚集球化和α相的回复再结晶,硬度逐步下降,其变化规律与TP316L钢管相似。但由于TP316H不锈钢管中回火时析出的碳化物数量相对较多,所以在相同温度回火,硬度较高。 图7-23是TP316H不锈钢管的拉伸性能与回火温度的关系,在300℃以前回火,由于未能淬火的宏观应力,所以呈脆性破断,不能准确的测定性能数据。在300℃以上回火,其性能变化规律与低碳钢相似,即随回火温度升高强度降低,塑性和韧性增加。 对于316H不锈钢管及合金工具钢,为了反映它们在低温回火状态的强度和塑性,通常进行抗弯试验,图7-24为T12钢抗弯强度和挠度与回火温度的关系。可以看出,在225~250℃回火时,抗弯强度达极大值。在260℃以下温度回火时,由于内应力的减少,碳的脱溶,使原子间结合力增高,以及显微裂纹的焊合,因此脆断强度和塑性均随回火温度升高而增高。但回火温度超过250℃以后,则屈服强度降低,抗弯强度下降。 由于高碳片状马氏体高速形成,在撞击时能形成微裂纹,从而影响316H不锈钢管的塑性和韧性。在回火过程中,由于应力和在裂纹中析出碳化物,一部分微裂纹能自动焊合。图 7-25表示,淬火微裂纹在200℃回火时大部分已焊合,而在200~500℃回火时钢中微裂纹数目未见进一步减少,只有到600℃以上回火时,316H钢管中微裂纹才又有显著减少。但是即使经过高温回火或球化退火,仍有少数微裂纹残留存在。
316L不锈钢管在不同载荷磨损后电化学(阻抗和相位角变化)性能特征。一般来说,低频率的阻抗值被用来间接评价材料的耐腐蚀性能,从图3-12可以得出,在0N,100N,300N,500N载荷下,频率0.01Hz对应的阻抗值分别为619.95k?.cm2,280.68k?.cm2,128.74k?.cm2,126.28k?.cm2,316L不锈钢管磨损表面具有更小的阻抗值;从相位角曲线可以得出,随所加载荷的增大,磨损表面具有更小的相位峰,且相位角也稍微减小。此结果表明316L不锈钢管磨损表面具有更高的电容性能,使磨损表面产生更多的电荷积累,加速了不锈钢的腐蚀。从图3-12还可以得出,低频率下的磨损表面相位角变化更为缓慢,表明滑动磨损过程中磨损表面所发生的微观结构变化,对磨损面的电化学特征产生了影响。 利用ZSimpWin分析软件对阻抗数据进行电化学等效电路拟合,其交流阻抗谱图等效电路如图3-14所示,通过实验数据和拟合数据得出316L不锈钢管磨损表面在海水工况下的Nyquist曲线图3-13,从图中数据可以得出316L不锈钢管在海水工况下的微观结构变化对电化学阻抗的影响。首先,所有磨损与未磨损基体都有相同的电容性半圆弧,且随所加载荷的增加,电容性半圆弧的半径逐渐减小,这表明海水工况下的摩擦磨损减弱了不锈钢磨损面的电化学性能;S.Nagarajan和M.Karthega(2007)提出R//CPE等效电路(图3-12)准确地描述316L不锈钢管在海水工况下的电化学性能,从拟合等效电路中得到重要的实验参数(αOX,QOX,ROX和RE)如表3-2所示,其中QOX,ROX和RE分别为双层界面电容、电荷转移电阻和溶液电阻(Orazemetal,2006)。从表3-2可以得出,随应用载荷的增加,磨损表面的双层界面电容QOX增大并伴随着电荷转移电阻ROX减小,表明磨损表面发生了更快的电荷转移,这主要是因为在海水工况下的摩擦磨损所产生的马氏体和未转变的奥氏体组成了微观电耦合(Abreuetal,2006),加快了不锈钢的腐蚀。
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