Deformação térmica e evolução da microestrutura de tubos de aço soldados de paredes espessas

Tubo soldado de parede espessa é uma superliga à base de níquel reforçada por precipitação, difícil de deformar, que é semelhante em composição à liga ЭИ929 da antiga União Soviética e tem um alto nível de fortalecimento por solução sólida de elementos de liga e fortalecimento por precipitação da fase γ'. Possui excelente resistência à oxidação, resistência à corrosão a quente, excelente 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 processamento térmico desta liga, quando ela é usada como pá de rotor de turbina para forjamento a quente, o forjamento está sujeito a defeitos como instabilidade estrutural e rachaduras, resultando em uma alta taxa de refugo. 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 as características do comportamento reológico da liga por meio dos dados obtidos no experimento de compressão em alta temperatura do tubo soldado de parede espessa, estabeleceram a equação constitutiva do tubo soldado de parede espessa dentro da faixa de parâmetros de deformação térmica e estudaram a influência 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 de 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 ranhuras rasas para armazenar lubrificante de alta temperatura são processadas em ambas as extremidades da amostra. O teste de compressão isotérmica é realizado na máquina de testes 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 e, em seguida, a amostra é cortada longitudinalmente, retificada, polida e depois corroída por solução de CuSO4 (20g) + H2SO4 (5ml) + HCl (50ml) + H20 (100ml), então observado sob uma microestrutura de liga de microscópio metalográfico. Os resultados mostraram que:

1. Quando o tubo soldado de paredes espessas é deformado sob diferentes condições, à medida que a deformação aumenta, ocorre 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, a deformação na qual a tensão de fluxo atinge seu valor de pico e a tensão de pico diminuem.

2. A equação constitutiva da deformação em alta temperatura do tubo soldado de paredes espessas é estabelecida. O valor calculado da equação está de acordo com o valor experimental, e o erro relativo está 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 paredes espessas. Com o aumento da temperatura, a recristalização dinâmica é totalmente aprimorada, o tamanho do grão torna-se maior e a uniformidade da estrutura do grão é melhorada; à medida que a taxa de deformação aumenta, o tamanho do grão primeiro diminui e depois aumenta. Quando a taxa de deformação é 1s-1, a estrutura do grão é mais fina.