Deformação térmica e evolução microestrutural de tubos soldados de paredes espessas

Tubo soldado de parede espessa é um tipo de superliga à base de níquel reforçada por precipitação que é difícil de deformar. É semelhante em composição à liga ЭИ929 da antiga União Soviética. O fortalecimento da solução sólida dos elementos de liga e o fortalecimento da precipitação da fase γ' são muito altos. Possui excelente resistência à oxidação, resistência à corrosão a quente e resistência ao escoamento, resistência à tração e resistência à fluência em altas temperaturas. É usado principalmente em ambientes com altas temperaturas, tensões complexas e meios corrosivos, como na fabricação de pás de turbinas de motores. Devido à faixa relativamente estreita de parâmetros de trabalho a quente da liga, quando ela é usada para forjamento a quente de pás de trabalho de turbinas, os forjados são propensos a defeitos como instabilidade estrutural e rachaduras, resultando em uma alta taxa de rejeição. Portanto, é de grande importância estudar o comportamento de deformação a quente da liga sob diferentes condições de deformação a quente para a obtenção de peças forjadas qualificadas. Os pesquisadores analisaram o comportamento reológico da liga por meio dos dados obtidos no experimento de compressão em alta temperatura do tubo soldado de parede espessa, estabeleceu a equação constitutiva do tubo soldado de parede espessa dentro da faixa de parâmetros de deformação térmica e estudou o efeito da temperatura de deformação e da taxa de deformação na microestrutura da liga.

A matéria-prima utilizada no experimento é uma barra laminada a quente para tubo soldado de parede espessa, e a estrutura original é composta principalmente de grãos equiaxiais com tamanho de grão de 10-30 μm. A barra é processada em uma amostra cilíndrica de Φ8mm×12mm, e as duas extremidades da amostra são processadas com ranhuras rasas para armazenar lubrificantes de alta temperatura, e o teste de compressão isotérmica é realizado em uma máquina de teste Gleeble-1500. A temperatura de deformação é 1090, 1120, 1150 e 1180 ℃, a taxa de deformação é 0,1, 1, 10, 50s-1 e o grau máximo de deformação é de cerca de 60%. Durante o experimento, a máquina de teste coleta e calcula automaticamente dados de curso, carga, tensão e deformação. Após a conclusão da deformação, a amostra é resfriada com água, então a amostra é cortada longitudinalmente, retificada e polida e depois corroída por solução de CuSO4 (20g) + H2SO4 (5ml) + HCl (50ml) + H20 (100ml), e observado ao microscópio metalográfico Microestrutura da liga. Os resultados mostraram que:

1. Quando o tubo soldado de parede espessa é deformado sob diferentes condições, à medida que a deformação aumenta, ocorre o amolecimento reológico. A razão para o amolecimento reológico é que a liga sofre recristalização dinâmica durante a deformação térmica. À medida que a taxa de deformação diminui, tanto a deformação na qual a tensão de fluxo atinge o pico quanto a tensão de pico diminuem.

2. Uma equação constitutiva para deformação em alta temperatura de tubo soldado de parede espessa está estabelecido. O valor calculado da equação está de acordo com o valor experimental, e os erros relativos estão todos abaixo de 8%, indicando que a equação descreve com precisão o comportamento reológico da liga durante a deformação térmica.

3. A temperatura de deformação tem um efeito significativo na microestrutura do tubo soldado de parede espessa. Com o aumento da temperatura, a recristalização dinâmica é suficiente, o tamanho do grão torna-se maior e a uniformidade da estrutura do grão aumenta; com o aumento da taxa de deformação, o tamanho do grão primeiro diminui e depois aumenta. Quando a taxa de deformação é 1s-1, a estrutura do grão é relativamente fina.