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變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。
1、固溶強化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。
2、時效強化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發動機的渦與葉片等結構件。制作渦的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的屈服強度達1000MPa;制作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。 ①抗拉強度(σb) 試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。 ②屈服點(σs) 具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。 上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力下降前的應力; 下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。 屈服點的計算公式為: 式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。 ③斷后伸長率(σ) 在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:σ=(Lh-Lo)/L0* 式中:Lh--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。 ④斷面收縮率(ψ) 在拉伸試驗中,試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下: 式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm2。 ⑤硬度指標 金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
改革開發以來,隨著連軋管機組的引進和建設,以及采用連鑄坯代替軋坯作為熱軋無縫鋼管生產的主力軍,由于這種生產工藝同傳統的生產工藝有很多不同,所產生的產品缺陷也不同,研究分析這些產品缺陷不僅可以指導現場生產、減少廢品、提高成材率,也有助于了解連軋管機組的工藝特點。 1、內重皮 內重皮是批在鋼管的內表面呈片狀、直線狀或螺旋狀的折疊。關于采用連鑄坯軋制產生的內重皮問題,近年有關專家通過試驗分析提出,內重皮的產生與中心疏松、芯部縮孔以及柱狀晶在鑄坯內呈現的程度有關,因為嚴懲的管坯中心疏松在穿孔的咬入階段造成芯部開裂并在后續的穿孔、輾壓過程中形成內重皮;縮孔由于在加熱時內表面被氧化,穿孔過程中又不能被焊合而形成內重皮,縱向剖開鑄坯發現縮孔在鑄坯內部是不連續的,所以只產生管端內重皮,而管坯內部的縮孔由于穿孔過程中形成的隔墻作用不會被氧化,而產生內重皮,對柱狀晶來講,有試驗表明柱狀晶的粗化度越大,其塑性越差,內重皮率越高。還有一些研究分析表明,連鑄坯的內重皮除與中心疏松、縮孔和柱狀晶有關外,還與中心疏松區偏心有關,中心疏松區偏心的連鑄坯其內重皮率遠高于無偏心或偏心小的連鑄坯。 2、表面麻點 表面麻點是指鋼管外表面出現較大面積的點狀缺陷。產生的主要原因是由于鋼管在再加熱時,在爐內停留時間過長或加熱溫度過高,致使鋼管表面的氧化鐵皮過厚,當這樣的鋼管經過定(減)徑機軋制時,其沒有被除掉的氧化鐵皮被壓入金屬表面,在后續工序加工時氧化鐵皮脫落形成麻點。 3、軋制青線 青線是指在鋼管外表面,與軋輥輾縫相對應,沿軸線方向1—3條線呈現通體的線形軋痕。產生的主要原因是:⑴脫管機、定(減)徑機孔型錯位;⑵定(減)徑機軋輥孔型設計不合理,長軸半徑尺寸偏小,造成孔型過充滿;⑶軋輥輥邊倒角過小;⑷軋輥裝配輥縫間隙過大等。
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