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Inconel690镍基耐蚀合金锻造棒材中的细晶带对成品管组织的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-12-04
Inconel690合金是一种镍基耐蚀合金，不仅具有优异的抗应力腐蚀开裂性能，而且具有相对较高的强度、良好的组织稳定性和优良的加工特性，已成为国内外大型先进压水堆核电站蒸汽发生器传热管的首选材料。
Inconel690合金是一种镍基耐蚀合金，不仅具有优异的抗应力腐蚀开裂性能，而且具有相对较高的强度、良好的组织稳定性和优良的加工特性，已成为国内外大型先进压水堆核电站蒸汽发生器传热管的首选材料。690合金传热管的制管工艺流程为：锻造棒材→热挤压→开坯冷轧→中间退火→最终冷轧→最终退火→特殊热处理（简称“TT”）。国内外学者已就固溶处理和特殊热处理对690合金成品传热管组织均匀性、碳化物析出形貌、晶界结构及耐蚀性等方面的影响进行了研究，但对合金锻造棒材组织细晶带以及其对管材组织影响的报道相对较少。鉴于此，研究人员对用于核电蒸汽发生器传热管的690合金锻造棒材组织进行了分析，对存在细晶带组织的锻造棒材按热挤压过程中的加热工艺进行热处理试验及组织分析，并分析了它对后续加工过程中的退火态中间管组织和TT态成品管组织的影响。
试验用690合金锻造棒材由国内某厂家提供，切除690合金锻造棒材端部，选取具有代表性的试样观察纵向原始组织。为研究热过程中加热工艺对锻造棒材组织的影响，对690合金锻造棒材按此加热工艺进行热处理，即把锻造棒材试样（20mm×20mm×20mm）在950℃加热保温2h，水冷，制备金相试样观察其纵向组织；然后再将该批试样先在950℃保温10min，再升到1200℃保温5min，然后水冷，再制备金相试样观察其纵向组织。同时，对该批锻造棒材按传热管制管工艺制备退火态中间管、TT态成品管，并对其进行纵向显微组织分析。
试验发现，锻造棒材原始组织中存在呈“三明治”形态的异常细晶带组织，粗晶与细晶带间隙分布，不同细晶带的晶粒尺寸基本相同。各层细晶带的宽度不同，较宽细晶带的宽度超过200μm，较窄细晶带的宽度则仅为10μm，细晶带中的晶粒尺寸小于20μm。在原始锻造棒材细晶带内，有较多的Ti（C，N）夹杂物，并且多位于晶界上，晶界起到一定的钉扎作用，同时在细晶带的晶内和晶界上还有大量的碳化物。由于Ti（C，N）和碳化物等颗粒对位错移动具有强烈的钉扎作用，阻碍了晶粒长大，从而导致细晶带的形成。原始锻造棒材正常的组织（无细晶带区域）在晶界上有大量连续或半连续的碳化物析出，晶内基本未发现点状碳化物析出，且其晶内和晶界上也未发现大量Ti（C，N）颗粒。
锻造棒材在950℃热处理2h后，细晶带虽有所改善，但未明显消除，仍有大量带状的细晶带存在。经1200℃热处理后，锻造棒材的组织为固溶态组织，但其细晶带组织仍无法完全去除。
进一步试验发现，退火态中间管的纵向显微组织中仍存在细晶带，该细晶带由单个细晶粒串连组成。退火态中间管残留的细晶带对成品管组织的均匀性会造成一定影响。TT态成品管纵向晶界上的碳化物均呈连续或半连续分布，在组织中发现有碳化物析出带存在，该碳化物析出带呈纵向分布，与轧制变形方向相同。分析认为：
（1）690合金锻造棒材中碳化物的不均匀析出是导致锻造棒材存在细晶带的主要原因。
（2）690合金锻造棒材中细晶带的存在会对后续加工过程中的690合金管材组织均匀性产生不利影响，导致传热管成品组织中碳化物析出不均匀，最终造成成品管局部组织不均匀。
（3）为保证690合金传热管成品的组织均匀性，应对锻造棒材的组织进行控制，避免棒材中细晶带的存在。
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