316LN鋼熱變形特性與再結(jié)晶規(guī)律研究.pdf

1、核電站主管道作為核電設(shè)備的重要部件之一,連接著反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器,承載的是高溫、高壓、高速,具有放射性的流體,工作環(huán)境惡劣,要求有較高的耐腐蝕性和強(qiáng)度,以滿足設(shè)計(jì)壽命。第三代核電技術(shù) AP1000主管道采用低碳奧氏體不銹鋼一體化鍛造成形,整根管道沒(méi)有環(huán)焊縫,大大提高了制造加工的難度。
　　本課題選用核電站主管道材料316LN奧氏體不銹鋼作為研究對(duì)象,在Gleeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)完成了不同變形條件的單道次壓縮實(shí)驗(yàn),

2、得到了該材料在溫度為950℃~1250℃的流動(dòng)應(yīng)力曲線。采用經(jīng)典的Laasraoui-Jonas模型來(lái)描述曲線的兩個(gè)階段,確定了316LN鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能,建立了316LN鋼的高溫流動(dòng)應(yīng)力模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積百分?jǐn)?shù)模型。通過(guò)對(duì)熱壓縮試樣進(jìn)行金相實(shí)驗(yàn)和分析,建立了316LN鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。用所建立的模型來(lái)計(jì)算高溫流動(dòng)應(yīng)力和晶粒尺寸,得到的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合效果較好,可為316LN鋼熱變形過(guò)程的數(shù)值模擬提供較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。

3、
　　以DEFORM-3D V6.1有限元軟件為平臺(tái),利用該軟件提供的二次開發(fā)接口,將所建的316LN鋼流動(dòng)應(yīng)力模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型集成到有限元模擬軟件中,為316LN鋼高溫?zé)嶙冃芜^(guò)程的數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。利用所建立的二次開發(fā)子程序,模擬了316LN鋼的Gleeble熱壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程,比較了不同變形區(qū)域的應(yīng)變場(chǎng)和應(yīng)變速率場(chǎng),不同變形條件下動(dòng)態(tài)再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸隨時(shí)間的變化曲線。通過(guò)對(duì)比模擬得到的晶粒尺寸結(jié)果與實(shí)測(cè)值,驗(yàn)證了所建微觀

4、組織模型的有效性。
　　設(shè)計(jì)并進(jìn)行了316LN鋼的鐓粗和拔長(zhǎng)兩種不同的熱鍛實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)重點(diǎn)位置微觀組織的觀察和分析,研究了不同變形工藝對(duì)316LN鍛件組織的影響規(guī)律。利用數(shù)值模擬技術(shù),觀察鍛件在變形過(guò)程中的溫度、等效應(yīng)變、等效應(yīng)變速率等各個(gè)物理場(chǎng)的分布規(guī)律和變化情況。利用所建的二次開發(fā)子程序,模擬了316LN鋼單道次熱鐓粗過(guò)程,對(duì)比晶粒尺寸的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值,發(fā)現(xiàn)兩者有較好的一致性,進(jìn)一步驗(yàn)證了所建微觀組織模型的有效性和可靠性