Bagaimanakah Peratusan Kerja Dingin Sebelumnya daripada Lukisan Tiub Sarung Pemanas 316L Mengawal Kadar Penghabluran Semula dan Pertumbuhan Bijian Semasa Perkhidmatan pada 600 darjah

Parameter Evolusi Mikrostruktur untuk Suhu Tinggi. Pengekalan Kekuatan

Peratusan kerja sejuk sebelum ini daripada lukisan tiub menentukan kadar penghabluran semula dan pembangunan bijirin berikutnya yang berlaku semasa-pendedahan suhu tinggi untuk tiub pemanas elektrik berbalut keluli tahan karat 316L yang berjalan pada 600 darjah , yang merupakan had tertinggi perkhidmatan untuk penggunaan berterusan bagi aloi ini. Sebagai-tiub yang ditarik telah menyimpan tenaga daripada ubah bentuk plastik (ketumpatan kehelan sepadan dengan % kerja sejuk). Tenaga yang disimpan ini menyebabkan penghabluran semula pada 600 darjah : penghasilan bijirin baru yang bebas ketegangan menggantikan struktur mikro yang cacat. Tempoh permulaan penghabluran semula jatuh secara mendadak dengan peningkatan kerja sejuk: pada 10% kerja sejuk, ia adalah 1,000-2,000 jam; pada 20% kerja sejuk, 200-500 jam; pada 30% kerja sejuk, 50-150 jam. Penghabluran semula membawa kepada pembentukan bijirin. Ini mengasarkan struktur mikro dan mengurangkan kekuatan rayapan. 10,000 jam perkhidmatan @ 600 darjah julat kerja sejuk optimum ialah 10-15% (keseimbangan: menangguhkan penghabluran semula yang cukup untuk bertahan 10,000 jam tetapi tidak begitu pantas untuk membentuk butiran kasar). Kertas kerja ini menilai hubungan antara kerja sejuk sebelum ini, kinetik penghabluran semula, pembangunan bijian dan hayat rayapan pada 600 darjah .

Mekanisme Penghabluran Semula dan Pertumbuhan Bijian dalam 316L Cold Worked

Penghabluran semula ialah proses yang dirangsang secara terma. Bijirin baharu menukleus di tapak berketumpatan terkehel yang tinggi (sempadan butiran, jalur ubah bentuk, kemasukan) dan berkembang menjadi matriks yang herot. Daya penggerak adalah berkadar dengan tenaga tersimpan kerja sejuk, yang berkadar dengan kuasa dua tegasan aliran (kira-kira linear dengan peratusan kerja sejuk sehingga 30-40%). Kerja sejuk membawa kepada peningkatan eksponen dalam kadar nukleasi. Selepas penghabluran semula selesai, pengembangan bijian berlaku melalui penghijrahan sempadan yang didorong oleh pengurangan kawasan sempadan bijian. Bijirin besar tumbuh dengan mengorbankan bijirin kecil (pematangan Ostwald). Saiz butiran halus dan mantap (ASTM 6-8) memberikan rintangan rayapan terbaik pada 600 darjah C. Bijian berbutir sangat halus (ASTM 10+) dan butiran kasar (ASTM 3-5) ditunjukkan untuk memendekkan hayat rayapan, mengikut gelongsor sempadan butiran.

Hubungan Antara Kerja Dingin, Masa Penghabluran Semula dan Saiz Bijirin pada 600 darjah .

Penuaan isoterma terkawal pada 600 darjah dengan pemeriksaan metalografi berkala telah digunakan untuk menentukan kadar penghabluran semula dan pembangunan bijirin dalam tiub 316L yang ditarik sejuk:

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 (stabil) 2,500-3,500 Ya (jika sudah baik)
5 5,000-10,000 8-9 (20-30 µm) 15,000-20,000 3,000-4,000 Ya
10 1,500-3,000 7-8 (25-35 µm) 8,000-12,000 3,500-5,000 Ya (terbaik)
12 1,000-2,000 7-8 (25-35 µm) 6,000-9,000 3,500-5,000 Ya
15 500-1,000 6-7 (35-50 µm) 4,000-7,000 3,000-4,500 Boleh Diterima
20 200-500 5-6 (50-70 µm) 2,000-4,000 2,000-3,500 Marginal 25 100-200 4-5 (70-90 µm) 1,000-2,000 1,500-2,500 Tidak disyorkan 30 50-150 3-4 (90-1) 500-1,500 1,000-2,000 Tidak disyorkan 35 30-80 3 (100-130 µm) 300-800 800-1,500 Tidak 40 20-50 2-3 (120-150 µm) 200-500 600-1,000 Tidak
Pengaruh saiz butiran awal pada kinetik penghabluran semula

Kadar penghabluran semula bergantung pada saiz butiran awal sebelum lukisan sejuk. Jadi lebih halus bahan, lebih cepat ia akan-menghablur semula. Terdapat lebih banyak tapak nukleasi.

Saiz Bijian ASTM Permulaan Sebelum Melukis Kadar Penghabluran Semula Relatif (10% CW) Di Bawah Kerja Dingin Yang Sama10,000 jam Kerja Dingin Disyorkan Hayat 10 (sangat halus, 10 µm) 1.5× (lebih cepat) 8% 8 (halus, 20 µm) (% garisan) 1.01×1.
6 (sederhana, 45 µm) 0.7× (lebih perlahan) 12%
4 (kasar, 80 µm) 0.4× (jauh lebih perlahan) 15% Cadangan praktikal untuk pengeluaran tiub pemanas 316L

Untuk sarung 316L untuk perkhidmatan 600 darjah dengan jangka hayat reka bentuk selama 10,000 jam, kerja sejuk dan parameter rawatan haba pra-yang berikut dicadangkan.

Hayat Servis yang Diingini (Jam) 600 darjah Cadangan Kerja Dingin Sebelum Servis (%)Saiz Butiran Selepas Pra-Rawatan Haba Perkhidmatan Selepas 10,000 h pada 600 darjah (ASTM) Jangkaan Jangka Hayat Pecah Rayapan (jam) 5,000 15-20 Tiada (seperti yang dilukis) 5-70µ (50µm) 3,000-4,500 10,000 10-12 Tiada (seperti yang dilukis) 6-7 (35-50 µm) 3,500-5,000 10,000 0-5 Sepuh penuh + bijirin halus 7-8 (25-35 µm) 3,{02}5},{02}5} (850 darjah , 2 j) 7 (30-40 µm) 5,000-7,000 20,000 + rintangan kakisan 0 Anil penyelesaian penuh + penstabilan 7-8 4,000-6,000
Pengesahan Negeri Penghabluran Semula

Dua prosedur pengesahan ditawarkan untuk pembeli yang memerlukan kestabilan mikrostruktur tertentu. Yang pertama ialah ujian kekerasan. Kekerasan 316L seperti-yang dilukis ialah 180-320 HV bergantung pada kerja sejuk. Penghabluran semula menyebabkan kekerasan menurun kepada 140-160 HV (lembut sepenuhnya). Jika kekerasan selepas 1,000 h pada 600 darjah lebih tinggi daripada 200 HV, penghabluran semula belum berlaku. Yang kedua ialah pemeriksaan metalografi selepas etsa (glyceregia atau asid oksalik elektrolitik). Pembentukan struktur "kalung" (baris butiran baru yang halus di sepanjang sempadan bijian bekas) menandakan permulaan penghabluran semula.

Kesimpulan Peningkatan Kerja Dingin untuk Hayat Perkhidmatan 600 darjah

Kinetik penghabluran semula dan perkembangan bijirin seterusnya bagi sarung pemanas keluli tahan karat 316L pada 600 darjah dipengaruhi oleh kerja sejuk sebelumnya %. Penghabluran semula diperolehi berikutan kerja sejuk sebanyak 10-12% dan 1,500-3,000 jam, menghasilkan struktur butiran terhablur semula yang halus (ASTM 7-8) yang mengekalkan kekuatan rayapan yang baik selama 10,000+ jam. Kerja sejuk yang lebih tinggi (20-30%) menghasilkan penghabluran semula yang cepat (200-500 jam) dan butiran kasar (ASTM 4-5) yang mengurangkan hayat rayapan sebanyak 40-60%. Struktur mikro sudah dikristalkan semula dan stabil pada kerja sejuk kurang daripada 5% (anil) tetapi kekurangan pengerasan kerja mengurangkan kekuatan yang terbentuk. Untuk perkhidmatan 10,000 jam pada 600 darjah, jurutera yang menyatakan sarung 316L boleh mengharapkan 10-15% kerja sejuk daripada lukisan tiub. Selepas lukisan, rawatan haba penstabilan (850 darjah , 2 jam) digunakan untuk mengoptimumkan struktur mikro untuk kestabilan saiz bijian jangka panjang untuk perkhidmatan melebihi 10,000 jam. Rangka kerja yang dicadangkan di sini membolehkan pembeli menentukan pengurangan lukisan yang memaksimumkan hayat rayapan melalui evolusi mikrostruktur terkawal dengan mengaitkan % kerja sejuk kepada kinetik penghabluran semula dan pembangunan bijian pada 600 darjah.