CN111366426A - 一种预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，包括如下步骤：S1，取高温耐蚀合金的合金试样，对合金试样进行高温热压缩处理；S2，将步骤S1中处理后的合金试样进行淬火处理；S3，将步骤S2中处理后的合金试样进行切割、镶嵌、研磨、抛光处理；S4，采用腐蚀剂对步骤S3中处理后的合金试样进行腐蚀处理；S5，取步骤S4中处理后的合金试样进行观察分析，根据其微观晶粒图获得其晶粒尺寸；S6，改变控制条件后多次重复步骤S1‑S5，获得不同条件下的晶粒尺寸，储存不同条件下对应的晶粒尺寸信息，以用于在实际生产中预测高温耐蚀合金晶粒尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及金属热加工技术领域，具体涉及一种预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法。
背景技术
金属热加工过程中，会出现动态再结晶(dynamic recrystallization)现象。目前，对于高温耐蚀合金，例如铁镍基高温耐蚀合金，对于其高温变形行为的研究较少，在生产工艺中，难以预测其动态再结晶得到的合金晶粒的尺寸。因此，需要一种新的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，以助于科学系统地研究高稳耐蚀合金动态再结晶晶粒演变规律。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，取高温耐蚀合金的合金试样，对合金试样进行高温热压缩处理；
S2，将步骤S1中处理后的合金试样进行淬火处理；
S3，将步骤S2中处理后的合金试样进行切割、镶嵌、研磨、抛光处理；
S4，采用腐蚀剂对步骤S3中处理后的合金试样进行腐蚀处理；
S5，取步骤S4中处理后的合金试样进行观察分析，根据其微观晶粒图获得其晶粒尺寸；
S6，改变控制条件后多次重复步骤S1-S5，获得不同条件下的晶粒尺寸，储存不同条件下对应的晶粒尺寸信息，以用于在实际生产中预测高温耐蚀合金晶粒尺寸。
在一些实施例中，步骤S1中，采用圆柱形的合金试样。
在一些实施例中，步骤S1中，进行高温热压缩处理时，先将合金试样加热至第一温度，并保温第一时间；再降温至第二温度，并保温第二时间；再以预设的速率进行压缩。
在一些实施例中，步骤S1中，当压缩后的合金试样的应变量达到预设的阈值后，立即进入步骤S2，对合金试样进行水淬处理。
在一些实施例中，步骤S3的切割步骤中，沿直径方向切断合金试样。
在一些实施例中，步骤S4中，所用的腐蚀剂为饱和酸。
在一些实施例中，在步骤S1前，还包括步骤S0：取合金试样，进行高温固溶淬火处理，具体为将合金试样加热至熔融态后，立即进行水淬处理。
本发明的优点是：本发明提供的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，通过对合金试样进行处理分析，有助于科学系统地研究高稳耐蚀合金动态再结晶晶粒演变规律，对合理制定高温耐蚀合金热加工工艺有重要的技术指导意义。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1为本发明提供的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法的流程图；
图2为高温热压缩处理的示意图；
图3为高温耐蚀合金的晶粒尺寸图；
图4为高温耐蚀合金的加工能耗图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
参照图1，为本发明提供的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，包括如下步骤：
S1，取高温耐蚀合金的合金试样，对合金试样进行高温热压缩处理；
S2，将步骤S1中处理后的合金试样进行淬火处理；
S3，将步骤S2中处理后的合金试样进行切割、镶嵌、研磨、抛光处理；
S4，采用腐蚀剂对步骤S3中处理后的合金试样进行腐蚀处理；
S5，取步骤S4中处理后的合金试样进行观察分析，根据其微观晶粒图获得其晶粒尺寸；
S6，改变控制条件后多次重复步骤S1-S5，获得不同条件下的晶粒尺寸，储存不同条件下对应的晶粒尺寸信息，以用于在实际生产中预测高温耐蚀合金晶粒尺寸。
优选地，步骤S1中，采用圆柱形的合金试样。
优选地，步骤S1中，进行高温热压缩处理时，先将合金试样加热至第一温度，并保温第一时间；再降温至第二温度，并保温第二时间；再以预设的速率进行压缩。
优选地，步骤S1中，当压缩后的合金试样的应变量达到预设的阈值后，立即进入步骤S2，对合金试样进行水淬处理。
优选地，步骤S3的切割步骤中，沿直径方向切断合金试样。
优选地，步骤S4中，所用的腐蚀剂为饱和酸。
进一步地，在步骤S1前，还包括步骤S0：取合金试样，进行高温固溶淬火处理，具体为将合金试样加热至熔融态后，立即进行水淬处理；步骤S1中所取的合金试样为步骤S0处理后的合金试样。
以下描述本发明的一个具体实施例。
本实施例中，高温耐蚀合金为N08028合金。先去试样进行高温固溶淬火处理，处理后的试样的平均晶粒尺寸(考虑孪晶晶界)是60μm；此后，取直径8mm的圆柱形的合金试样进行高温热压缩处理，为了在高温热压缩过程中避免热压设备和合金试样粘连，使用0.5mm厚的Ta片进行了隔离。试验在Gleeble-3500热模拟试验机上进行。进行高温热压缩处理时，如图2所示，图2中，横轴表示时间，纵轴表示温度，ε表示压缩时的应变速率，
表示应变量阈值。在非真空条件下，先将试样以30℃/s的速度加热到1200℃(第一温度)后保温300s(第一时间)，再以10℃/s的速度降温至第二温度后保温10s(第二时间)，图中分别示出了未降温(即第二温度与第一温度相同，均为1200℃)与降温至1150℃、1100℃、1050℃、1000℃和950℃的情况，对应于不同的合金试样。接下来，再以ε＝0.01s-1、0.ls-1、1s-1、10s-1的应变速率分别进行压缩，当应变量达到阈值即
时，立即停止压缩进行水淬。此后，对合金试样进行切割、镶嵌、研磨、抛光后，对组织进行腐蚀，所用腐蚀剂为饱和酸，其配比为H2O2:HCl:H2O＝1:2:2。腐蚀后对合金试样微观组织进行观测、分析，采用的观察分析设备为Olympus-GX71光学显微镜，获得不同条件下的晶粒尺寸信息，可将获得的不同条件下的微观组织图像储存至数据库中。为了确保数据的准确性，相同条件下的试验也应重复进行2-3次，并对其结果做综合考虑。
进一步参照图3，根据试验结果，可建立高温耐蚀合金的晶粒尺寸图，其中横轴表示温度，纵轴表示应变速率的对数，图3中的数字即表示晶粒尺寸，单位为μm；采用类似于等高线的画法，在图3中画出了等尺寸线，有利于直观地对实际工艺中的高温耐蚀合金晶粒尺寸进行预测。此外，参照图4，还可相应地建立高温耐蚀合金的加工能耗图，图4中的数字表示能耗，在图中画出了等能耗线；图4中，灰色的部分表示不稳定的区域，其余部分表示稳定区域。
可见，本实施例中，N08028合金的能耗峰值区在1040-1050℃，应变速率为0.001-0.003s-1，能耗峰值为43％。低温稳定区域能耗峰值与动态再结晶形核有关；中温区域，形核和晶粒长大都与能耗峰值的出现有关；高温区域，动态再结晶晶粒长大是影响能耗峰值出现最主要的原因。对应于高温区域并没有出现不稳定现象，而是出现大量的动态再结晶晶粒。动态再结晶的百分数达到饱和后，增加的能量全部用于动态再结晶晶粒长大。
综上，本发明提供的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，通过对合金试样进行处理分析，有助于科学系统地研究高稳耐蚀合金动态再结晶晶粒演变规律，对合理制定高温耐蚀合金热加工工艺有重要的技术指导意义。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，取高温耐蚀合金的合金试样，对合金试样进行高温热压缩处理；
S2，将步骤S1中处理后的合金试样进行淬火处理；
S3，将步骤S2中处理后的合金试样进行切割、镶嵌、研磨、抛光处理；
S4，采用腐蚀剂对步骤S3中处理后的合金试样进行腐蚀处理；
S5，取步骤S4中处理后的合金试样进行观察分析，根据其微观晶粒图获得其晶粒尺寸；
S6，改变控制条件后多次重复步骤S1-S5，获得不同条件下的晶粒尺寸，储存不同条件下对应的晶粒尺寸信息，以用于在实际生产中预测高温耐蚀合金晶粒尺寸。
2.根据权利要求1所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤S1中，采用圆柱形的合金试样。
3.根据权利要求2所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤S1中，进行高温热压缩处理时，先将合金试样加热至第一温度，并保温第一时间；再降温至第二温度，并保温第二时间；再以预设的速率进行压缩。
4.根据权利要求3所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤S1中，当压缩后的合金试样的应变量达到预设的阈值后，立即进入步骤S2，对合金试样进行水淬处理。
5.根据权利要求4所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤S3的切割步骤中，沿直径方向切断合金试样。
6.根据权利要求1所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤S4中，所用的腐蚀剂为饱和酸。
7.根据权利要求1所述的预测高温耐蚀合金晶粒尺寸的方法，其特征在于，在步骤S1前，还包括步骤S0：取合金试样，进行高温固溶淬火处理，具体为将合金试样加热至熔融态后，立即进行水淬处理。
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