Kā iepriekšējā aukstuma darba procentuālā daļa no 316 l sildītāja apvalka caurules zīmējuma kontrolē pārkristalizācijas ātrumu un graudu augšanu ekspluatācijas laikā 600 grādu leņķī

Mikrostrukturālās evolūcijas parametrs augstai temperatūrai. Spēka saglabāšana

Iepriekšējā aukstuma darba procentuālā daļa no caurules zīmējuma nosaka pārkristalizācijas ātrumu un turpmāko graudu veidošanās ātrumu, kas notiek augstas -temperatūras iedarbības laikā 316 l nerūsējošā tērauda ietītajām elektriskās sildīšanas caurulēm, kas darbojas 600 grādu leņķī, kas ir šī sakausējuma nepārtrauktas lietošanas maksimālā pakalpojuma robeža. Tā kā izvilktā caurule ir uzkrājusi enerģiju no plastiskās deformācijas (dislokācijas blīvums atbilst aukstā darba %). Šī uzkrātā enerģija izraisa pārkristalizāciju 600 grādu leņķī: jaunu, bez deformācijas graudu veidošanos, aizstājot deformēto mikrostruktūru. Rekristalizācijas sākuma periods dramatiski samazinās, palielinoties aukstajam darbam: pie 10% aukstā darba tas ir 1000-2000 stundas; pie 20% aukstā darba, 200-500 stundas; pie 30% aukstā darba, 50-150 stundas. Pārkristalizācija noved pie graudu veidošanās. Tas rupjina mikrostruktūru un samazina šļūdes izturību . 10 000 stundu kalpošana 600 grādu temperatūrā optimālais aukstuma darba diapazons ir 10–15% (līdzsvars: pietiekami aizkavē rekristalizāciju, lai izturētu 10 000 stundas, bet ne tik ātri, lai veidotos rupji graudi). Šajā rakstā ir novērtēta saikne starp iepriekšējo aukstuma darbu, pārkristalizācijas kinētiku, graudu attīstību un šļūdes ilgumu 600 grādu temperatūrā.

Pārkristalizācijas un graudu augšanas mehānisms 316L aukstā apstrādē

Rekristalizācija ir termiski stimulēts process. Jauni graudi kodējas vietās ar augstu dislokācijas blīvumu (graudu robežas, deformācijas joslas, ieslēgumi) un attīstās izkropļotā matricā. Dzinējspēks ir proporcionāls aukstā darba uzkrātajai enerģijai, kas ir proporcionāla plūsmas sprieguma kvadrātam (apmēram lineāra ar aukstu darbu procentuāli līdz 30-40%). Auksts darbs izraisa eksponenciālu kodola veidošanās ātruma palielināšanos. Kad pārkristalizācija ir pabeigta, graudu izplešanās notiek robežu migrācijas rezultātā, ko izraisa graudu pierobežas zonas samazināšanās. Lieli graudi aug uz mazo graudu rēķina (Ostvaldes nogatavošanās). Smalks, vienmērīgs graudu izmērs (ASTM 6-8) nodrošina vislabāko šļūdes pretestību 600 ° C temperatūrā. Ir pierādīts, ka ļoti smalkgraudaini (ASTM 10+) un rupji graudaini (ASTM 3-5) graudi saīsina šļūdes mūžu, attiecīgi bīdot graudu robežu.

Attiecība starp aukstu darbu, rekristalizācijas laiku un graudu lielumu 600 grādos.

Kontrolēta izotermiska novecošana 600 grādu temperatūrā ar periodisku metalogrāfisku izmeklēšanu tika izmantota, lai noteiktu pārkristalizācijas un graudu attīstības ātrumu auksti vilktās 316 L caurulēs:

Previous Cold Work (%) Time to Recrystallise 50% at 600°C (hours) Recrystallised Grain Size After Completion (ASTM, µm) Time to Grain Growth to ASTM 5 (>70 µm, hours) Creep Rupture Life at 80 MPa, 600°C (hours) Recommended for 10,000 hour Service at 600°C 0 (annealed) N/A (no cold work) 8-9 (20-30 µm) initial >20 000 (stabils) 2500–3500 Jā (ja jau ir labi)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 µm) 15 000-20, 000 3, 000-4000 Jā
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 µm) 8000-12,000 3,500-5000 Jā (labākais)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 µm) 6000-9,000 3,500-5000 Jā
15 500-1,000 6-7 (35–50 µm) 4000–7,000 3,000–4500 Pieņemams
20 200-500 5-6 (50-70 µm) 2000-4,000 2,000-3500 Robeža 25 100-200 4-5 (70-90 µm) 1000-2,000 1,500-2500 Nav ieteicams 30 50-150 3-4 (90-12) 500-1,500 1,000-2000 Nav ieteicams 35 30-80 3 (100-130 µm) 300-800 800-1,500 Nē 40 20-50 2-3 (120-150 µm) 200-500 600-1,000 Nē
Sākotnējā graudu izmēra ietekme uz rekristalizācijas kinētiku

Rekristalizācijas ātrums ir atkarīgs no sākotnējā graudu izmēra pirms aukstās vilkšanas. Tātad, jo smalkāka ir viela, jo ātrāk tā atkārtoti{1}}kristalizēsies. Ir vairāk nukleācijas vietu.

Sākotnējais ASTM graudu izmērs pirms zīmēšanas Relatīvais pārkristalizācijas ātrums (10% CW) pie tāda paša aukstuma darba 10 000 stundu aukstuma darba ieteicamais kalpošanas laiks 10 (ļoti smalks, 10 µm) 1,5× (ātrāk) 8% 8 (smalks, 20 µm) 0 × 1 %se.
6 (vidējs, 45 µm) 0,7 × (lēnāks) 12%
4 (rupji, 80 µm) 0,4× (daudz lēnāk) 15% Praktiski ieteikumi 316L sildītāja caurules ražošanai

316 L apvalkiem 600 grādu kalpošanai ar projektēto kalpošanas laiku 10 000 stundu tiek piedāvāti šādi aukstā darba un pirms-apkalpošanas termiskās apstrādes parametri.

Vēlamais kalpošanas laiks (stundas) 600 grādi Ieteicamais aukstuma darbs pirms apkopes (%) Graudu lielums pēc pirms-apkalpošanas termiskās apstrādes pēc 10 000 h pie 600 grādu (ASTM) Paredzamais šļūdes pārrāvuma ilgums (stundas) 5,000 15-20 Nav (kā zīmēts) 0–7 µm 3000-4,500 10,000 10-12 Nav (atbilstoši zīmējumam) 6-7 (35-50 µm) 3,500-5,000 10,000 0-5 Pilna atkvēlināšana + smalki graudi 7-8 (25-35 µm) 3,{{000-4}}},{{000-4}}}, (850 grādi , 2 h) 7 (30-40 µm) 5000-7,000 20,000 + korozijas izturība 0 Pilna šķīduma atkausēšana + stabilizācija 7-8 4,000-6000
Pārkristalizācijas stāvokļa pārbaude

Pircējiem, kam nepieciešama noteikta mikrostruktūras stabilitāte, tiek piedāvātas divas pārbaudes procedūras. Pirmais ir cietības pārbaude. Izvilktā 316 L cietība ir 180–320 HV atkarībā no aukstā darba. Pārkristalizācija izraisa cietības samazināšanos līdz 140-160 HV (pilnīgi mīksta). Ja cietība pēc 1000 h pie 600 grādiem ir augstāka par 200 HV, pārkristalizācija vēl nav notikusi. Otrais ir metalogrāfiskā izmeklēšana pēc kodināšanas (glicerēģija vai elektrolītiskā skābeņskābe). "Kaklarotas" struktūru veidošanās (smalku jaunu graudu rindas gar bijušajām graudu robežām) nozīmē pārkristalizācijas sākšanos.

Secinājums Aukstā darba uzlabošana 600 grādu kalpošanas laikam

316L nerūsējošā tērauda sildītāju apvalku pārkristalizācijas kinētiku un sekojošo graudu veidošanos pie 600 grādiem ietekmē iepriekšējais aukstā darba %. Pārkristalizācija tiek iegūta pēc aukstās apstrādes 10-12% un 1500-3000 stundu garumā, iegūstot smalku (ASTM 7-8) pārkristalizētu graudu struktūru, kas saglabā labu šļūdes izturību 10,000+ stundas. Augstāks aukstuma darbs (20-30%) izraisa ātru pārkristalizāciju (200-500 stundas) un rupjus graudus (ASTM 4-5), kas samazina šļūdes kalpošanas laiku par 40-60%. Mikrostruktūra jau ir pārkristalizēta un stabila pie mazāk nekā 5% aukstuma (atkvēlināta), bet darba sacietēšanas trūkums samazina izturību. Apkalpojot 10 000 stundas 600 grādu temperatūrā, inženieri, kas norāda 316 l apvalkus, var sagaidīt, ka cauruļu vilkšana būs 10–15% auksta. Pēc vilkšanas tiek izmantota stabilizējoša termiskā apstrāde (850 grādi, 2 stundas), lai optimizētu mikrostruktūru ilgstošai graudu izmēra stabilitātei ekspluatācijai, kas pārsniedz 10 000 stundas. Šeit piedāvātā sistēma ļauj pircējiem norādīt samazinājumus, kas maksimāli palielina šļūdes ilgumu, izmantojot kontrolētu mikrostrukturālo attīstību, sasaistot aukstā darba % ar pārkristalizācijas kinētiku un graudu attīstību 600 grādu leņķī.