葉片是超臨界汽輪機(jī)的重要零部件,長期處在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下運(yùn)行,此類鍛件對(duì)成形質(zhì)量及組織性能要求較高。2Cr12NiMo1W1V鋼作為一種新型超臨界汽輪機(jī)葉片重要材料,具有較好高溫性能,能適應(yīng)超臨界汽輪機(jī)葉片復(fù)雜的工作環(huán)境,但目前關(guān)于該合金鍛壓成形工藝的制定及優(yōu)化只能依靠經(jīng)驗(yàn),不僅成本高,而且穩(wěn)定性差。因此,有必要對(duì)該合金熱塑性行為及組織演變規(guī)律進(jìn)行研究。論文基于熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)和金相實(shí)驗(yàn),對(duì)2Cr12NiMo1W1V鋼的高溫塑性變形行為及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶轉(zhuǎn)變規(guī)律進(jìn)行分析研究,主要研究工作如下:①分析2Cr12NiMo1W1V鋼的熱塑性變形行為,建立流變應(yīng)力預(yù)測模型。采用Gleeble試驗(yàn)機(jī)對(duì)2Cr12NiMo1W1V鋼進(jìn)行等溫?zé)崮M壓縮實(shí)驗(yàn),研究不同變形條件下的流變應(yīng)力,分析溫度、應(yīng)變速率、應(yīng)變對(duì)其塑性流變行為的影響。并建立Z參數(shù)修正Arrhenius本構(gòu)模型以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)流變應(yīng)力預(yù)測模型,通過與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)建立的模型精度較高,可對(duì)合金的流變行為進(jìn)行描述。②研究2Cr12NiMo1W1V鋼的高溫鍛造的加工性。基于動(dòng)態(tài)材料模型理論和流變失穩(wěn)準(zhǔn)則,建立合金在不同應(yīng)變下的熱加工圖并進(jìn)行分析,探討合金的高溫變形機(jī)制,分析其可加工性,確定合金的變形的“安全區(qū)”和“失穩(wěn)區(qū)”,結(jié)合金相組織分析確定合金的較好成形區(qū)域。③構(gòu)建2Cr12NiMo1W1V鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型。引入加工硬化速率?,判斷動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變值,確定臨界應(yīng)變與峰值應(yīng)變的關(guān)系,并建立峰值應(yīng)變方程;根據(jù)Deform提供的材料模型建立合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積百分?jǐn)?shù)、晶粒尺寸模型。④檢驗(yàn)建立2Cr12Ni Mo1W1V鋼材料模型的適用性。將建立的合金材料本構(gòu)模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型導(dǎo)入至Deform中,對(duì)2Cr12NiMo1W1V鋼的壓縮過程進(jìn)行模擬,從成形性能和組織轉(zhuǎn)變兩方面對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)所建立的材料模型的適用性。2Cr12NiMo1W1V鋼超臨界汽輪機(jī)葉片鍛壓成形工藝的制定及優(yōu)化、模具設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等提供實(shí)踐指導(dǎo),具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。
采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、金相顯微鏡、透射電鏡(TEM)對(duì)不同溫度、不同應(yīng)變速率下2Cr12Ni Mo1W1V葉片鋼的力學(xué)性能和微觀組織進(jìn)行分析。結(jié)果表明,2Cr12Ni Mo1W1V鋼的高溫拉伸性能優(yōu)良。隨著溫度升高,試驗(yàn)鋼強(qiáng)度指標(biāo)降低,塑性指標(biāo)升高,900℃的斷面收縮率達(dá)到94.1%,試樣對(duì)應(yīng)變速率的敏感性較小。隨溫度升高,試驗(yàn)鋼位錯(cuò)密度明顯減少,位錯(cuò)線變?yōu)橹遍L條狀。300℃時(shí)出現(xiàn)含V量較高、彌散分布的新析出相,鋼塑性變差。900℃時(shí),大部分馬氏體分解為鐵素體+碳化物,少部分區(qū)域發(fā)生再結(jié)晶,電子衍射圖顯示碳化物為M23C6,且其晶帶軸[011]與基體晶帶軸[001]平行。
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