617B合金是在Inconel617合金基础上改型得到的一种以固溶强化为主的Ni-Cr-Co-Mo型高温合金,合金中添加了Al和Ti形成少量的γ'相(4%~5%)析出强化,在时效态合金中还有少量M6C相和Ni2(Cr、Mo)相,由于该合金具有优异的高温持久性能及抗高温氧化性能,已经作为700℃先进超超临界火电站中锅炉过热器、再热器以及集箱和主蒸汽管道的候选材料。目前对于该合金的研究主要集中在高温组织稳定性、蒸汽氧化以及耐腐蚀性能等方面,在冷加工及热处理方面的研究较少。科研人员通过实验和理论计算等方法,研究冷轧及退火工艺对合金管材组织和力学性能的影响。
冷变形及退火工艺对617B合金组织性能的影响
实验材料为真空感应炉熔炼加气氛保护电渣重熔双联工艺冶炼的617B合金,铸锭经过均匀化、锻造和机加工后制成挤压坯,在6000t卧式挤压机上挤压出管坯,分别按照变形量为9%~58%冷轧成管材。在冷轧后的管材上切取金相试样和力学测试试样,分别在箱式热处理炉中进行不同温度和时间的退火处理,退火温度为1080~1200℃,退火时间为5~90min,冷却方式为水冷。
将热处理后的试样打磨、抛光后,采用10%草酸溶液电解,电压为5V,通过LEICA-DMR光学显微镜观察分析合金显微组织,并根据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》,采用直线截点法统计平均晶粒尺寸。在Z150/SN5A型电子式材料试验机上进行热处理前后标准拉伸试样的拉伸试验。试验结果表明:
(1)随着冷变形量的增加,晶粒沿着最大主变形方向被拉长,形成了长条状的形变带;合金室温抗拉强度和屈服强度提高,延伸率下降;变形量到9%时,管材塑性对形变硬化非常敏感。
(2)随着退火温度的提高,合金的晶粒逐渐长大,并且在退火温度到1160℃以上时,晶粒长大速度明显增大;不同变形量下冷变形合金晶粒长大的激活能Q均远大于纯Ni的自扩散激活能。Q值随着变形量的增大先升高后降低。
(3)当退火温度从1080℃提高到1160℃时,随着温度的提高,617B合金管材的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高;继续提高温度,合金强度和塑性变化不大。
(4)随着退火温度的提高,合金晶粒长大指数η值先增大后减小。在1080℃时,η值在0.1~0.2之间,当温度升高到1120~1160℃后,η值骤增到0.5~0.6之间,到1200℃时,η值又降低到0.3~0.4。