Page 43 - 理化检验-物理分册2023年第九期
P. 43

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202309008


                              HR-2       合金锻棒心部孔洞形成原因



                                                 余 洪, 刘 俊, 杨文华



                                      ( 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所, 绵阳 621900 )
                    摘 要: HR-2合金锻棒靠近心部位置存在尺寸较大的长条形孔洞。采用微观观察、 能谱分析及
                 有限元分析等方法对孔洞的产生原因进行分析。结果表明: 在 HR-2合金电渣重熔过程中出现了
                 大尺寸的夹杂缺陷, 且在墩粗过程中孔洞无法被焊合; 未焊合的、 长径比较大的初始孔洞沿拔长方
                 向伸长, 最终形成了长条形孔洞。

                    关键词: HR-2合金; 夹杂; 孔洞; 有限元分析

                    中图分类号: TB31 ; TG115.2   文献标志码: B   文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 09-0027-04

                        CauseofholeformationinthecoreofHR-2allo y for g in g rod

                                                      ,
                                               YUHon g LIUJun , YANG Wenhua

               ( InstituteofMachiner yManufacturin gTechnolo gy , ChinaAcadem y ofEn g ineerin gPh y sics , Mian y an g 621900 , China )


                     Abstract : Therewerelar g eelon g atedholesnearthecenteroftheHR-2allo y for g in g rod.Thecauseofthe

                holeswasanal y zedb ymeansofmicrosco p icobservation , ener gy s p ectrumanal y sisandfiniteelementanal y sis.The

                resultsshowthattherewerelar g einclusiondefectsinthe p rocessofHR-2electro-sla g remeltin g andtheholescould

                notbeweldedinthe p rocessof p ierrou g henin g .Theunweldedinitialholeswithlar g eas p ectratioelon g atedalon g

                thedrawin g directionandfinall y formedlon g stri pholes.


                     Ke y words : HR-2allo y ; inclusion ; hole ; finiteelementanal y sis
              HR-2 合金属于高氮奥氏体不锈钢, 其性能与                          洞缺陷的形成原因, 以避免该类问题再次发生。
            316L奥氏体不锈钢相近, 具备良好的综合力学性
            能、 高温抗氧化性能、 抗氢脆性能、 耐腐蚀性能等                  [ 1 ] ,  1 理化检验
            被广泛应用于航空、 航天、 贮氢、 石油化工及天然气                        1.1 微观观察
            等重要的工程系统中          [ 2 ] 。                             利用电火花切割方法在 HR-2合金锻棒缺陷处
                 HR-2合金锻棒成品的直径为35mm , HR-2合                    取样, 经研磨、 抛光、 超声清洗后, 利用超景深显微镜

            金主要含有 Fe 、 Cr 、 Mn 、 Ni等元素, 其铸锭的过程                 对试样进行观察, 然后腐蚀试样, 利用光学显微镜对
            为: 电弧熔炼→电渣重熔精炼→锻造形成锻棒。锻                            试样进行观察, 结果如图1所示。由图1可知: 孔洞

            造工艺包括墩粗和拔长过程, 锻造温度为1050℃ 。                         贯穿整个视场, 平直无弯曲, 其直径约为210 μ m , 内
            对 HR-2合金锻棒进行射线检测, 发现某批次锻棒                          壁无明显的撕裂或变形痕迹。
            靠近心部位置存在笔直的长条形孔洞, 孔洞长度方                                利用扫描电镜( SEM ) 对孔洞内壁进行观察, 结
            向大致平行于锻棒长度方向, 部分孔洞直径大于                             果如图2所示。由图2可知: 孔洞内壁凹凸不平, 微


            0.2mm , 长度大于 15mm , 属于超标缺陷, 对产品                    区表面光滑, 部分区域晶界明显; 孔表面附着有大量
            结构强度等性能造成了严重影响。笔者对该锻件进                             疏松的颗粒状物质, 部分颗粒物嵌入基体中; 孔洞内
            行了一系列理化检验, 并结合有限元分析, 探究了孔                          壁未见滑移、 韧性断裂、 脆性断裂等特征形貌, 同时
                                                               存在部分晶界, 说明该缺陷为热加工或冶金缺陷                     [ 3 ] 。
                                                              1.2 能谱分析
                收稿日期: 2022-10-08

                作者简介: 余 洪( 1996- ), 男, 硕士, 助理工程师, 主要从事金属           在生产过程中, 需重点控制合金中的夹杂物, 主
            材料性能检测和失效分析工作, y uhon g 202106@163.com             要是氧化铝系的脆性夹杂和硫化物系的塑性夹杂,
                                                                                                          7
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