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316LN不锈钢管单道次和多道次变形条件下的动态再结晶行为,获得316LN不锈钢管在锻造成形中的晶粒细化判据;提出了上平下V砧的改进砧形,对锻件采用大圆角V砧以及上下不等砧宽比进行拔长,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了拔长过程应力应变分布规律,并确定合理的工艺参数,有效地提高锻件变形区域的等效应变及均匀分布,达到锻件变形均匀和晶粒细化的目的。该结果对核电主管道锻造工艺方案优化具有理论参考价值。 核电主管道是核电蒸气供应系统输出堆芯热能的大型厚壁管道,属于核一级关键部件。AP1000核电主管道用钢为奥氏体不锈钢,牌号为316LN。该钢种在加热或冷却的过程中没有相变,因此不能通过热处理细化晶粒。为了达到终产品的晶粒度要求(ASTM2级或更细的ASTM4级),主管道的锻造成形起着关键的作用[1-3]。目前,国内外在同步进行AP1000核电主管道的研制工作。核电主管道锻造成形包括镦粗、拔长、分料、整圆等工序,其关键工序是拔长。上平下V砧法拔长较无Mannesmann效应的锻造(freefromMannesmanneffect,FM)法和宽砧大压下量锻造(widedieheavyblowforging,WHF)法具有更高的拔长效率;较宽砧大压下量上下V砧(KD)法对压机的吨位要求低,且上平下V砧拔长时,锻件圆截面应变分布不对称,更有利于提高终管坯产品的质量[4-5]。因此,本文提出上平下V砧的改进砧形,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,对锻件采用大圆角V砧以及上下不等砧宽比进行拔长的实验研究,探讨通过改进砧形提高锻件等效应变分布的可能性,以解决316LN不锈钢管锻造过程晶粒细化和晶粒均匀性问题。
合金元素在2520不锈钢管中的作用 不锈钢管中的元素分有意加入和非有意加入的两种。在实际生产和使用的不锈钢管中总是有少量非有意加入的各种元素,如一般含量的硅、锰、磷、硫、氧、氮、氢等。这些元素称为常存或残余元素。其中,硅、锰是脱氧后残留下来的;磷、硫主要是原材料带来的;而氧、氮、氢部分是原材料带来,部分是在冶炼过程中从空气中吸收的。 为了改善和提高不锈钢管的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、铝、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。磷、硫、氮等在某些情况下也起合金元素的作用。钢中合金元素的含量各有不同,有的高达百分之几十,如铬、镍、锰等,有的则低至万分之几,如硼。其成分及含量根据生产的需要面有所差异。 合金元素在2520不锈钢管中与铁和碳这两个基本组元的作用,以及它们彼此之间相互作用,影响不锈钢管中各组成相、组织和结构,促使其发生有利的变化,可提高和改善不锈钢管的综合机械性能;能显著提高和改善钢的工艺性能,如淬透性、回火稳定性、被切削性等;还可使钢获得一些特殊的物理化学性能,如耐热、不锈、耐腐蚀等。这些性能的改善和获得,一部分是加入合金元素的直接影响,而大部分则是合金元素影响钢的相变过程所引起的
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