20cr无缝管的热变形行为及组织演变

　　20cr无缝管是一种难变形的沉淀强化镍基高温合金，与前苏联的ЭИ929合金成分相近，其合金元素的固溶强化和γ'相的沉淀强化水平很高。在高温下具有良好的抗氧化、抗热腐蚀性能和良好的屈服强度、抗张强度、蠕变强度。它主要应用在具有高温、复杂应力和腐蚀介质环境中，例如制作航空发动机涡轮工作叶片。由于该合金热加工参数范围比较窄，在用作涡轮工作叶片热锻成形时，锻件容易出现组织不稳定和裂纹等缺陷，导致废品率较高。因此，研究该合金在不同热变形条件下的热变形行为，对于获得合格的优质锻件具有重要意义。
　　研究人员通过20cr无缝管的高温压缩实验所得数据分析该合金的流变行为特征，建立一定热变形参数范围内20cr无缝管的本构方程，并研究变形温度和应变速率对合金微观组织的影响。
　　实验所用原材料为20cr无缝管热轧棒材，原始组织主要由晶粒尺寸为10～30μｍ的等轴晶粒组成。棒材加工成Φ8mm×12mm的圆柱体试样，试样两端加工有贮存高温润滑剂的浅槽，在Gleeble-1500试验机上进行等温压缩实验。变形温度为1090、1120、1150、1180℃，应变速率为0.1、1、10、50s-1，最大变形程度约为60%。实验过程中，试验机自动采集和计算行程、载荷、应力和应变数据。变形结束后水冷，然后将试样沿纵向切开，经研磨、抛光，再经CuSO4（20g）+H2SO4（5ml)+HCl（50ml）+H20（100ml）溶液腐蚀后，在金相显微镜下观察合金微观组织。试验结果表明：
　　（1）20cr无缝管在不同条件下变形时，随着应变增加，发生了流变软化现象，流变软化的原因是合金在热变形过程中发生了动态再结晶。随着应变速率减小，流动应力达到峰值时的应变及峰值应力均减小。
　　（2）建立了20cr无缝管高温变形本构方程，方程的计算值与实验值吻合度较好，相对误差均在8%以下，说明该方程准确地描述了合金热变形时的流变行为。
　　（3）变形温度对20cr无缝管微观组织影响显著。随着温度升高，动态再结晶更加充分，晶粒尺寸变大，晶粒组织均匀程度提高；随着应变速率的增加，晶粒尺寸先变小后增大。当应变速率为1s-1时晶粒组织较为细小。