316ln钢热变形特性与再结晶规律研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文316LN钢热变形特性与再结晶规律研究学校：上海交通大学院系：材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院专业：材料科学与工程硕士生：张佩佩导师：隋大山副教授上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院2014年2月万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONHOTDEFORMATIONCHARACTERISTICSANDRECRYSTALLIZATIONEVOLUTIONOF316LNSTEELAuthor:ZhangPeipe

2、iSpecialty:MaterialScience&EngineeringAdvisor:AssociateProf.SuiDa-shanInstituteofFormingTechnology&Equipment,SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,ChinaFebruary,2014万方数据万方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文摘要316LN钢热变形特性与再结晶规律研究摘要核电站主管道作为核电设备的重要部件之一，连接着反应堆压力容器和蒸汽发生器，承载的是高温、

3、高压、高速，具有放射性的流体，工作环境恶劣，要求有较高的耐腐蚀性和强度，以满足设计寿命。第三代核电技术AP1000主管道采用低碳奥氏体不锈钢一体化锻造成形，整根管道没有环焊缝，大大提高了制造加工的难度。本课题选用核电站主管道材料316LN奥氏体不锈钢作为研究对象，在Gleeble-3500热模拟实验机完成了不同变形条件的单道次压缩实验，得到了该材料在温度为950℃～1250℃的流动应力曲线。采用经典的Laasraoui-Jonas模型来描述曲线的两个阶段，确定了316LN钢的动态再结晶激活能，建立了316LN钢的高温流动应力模型和动态再结晶体积百分数模型。通过对热压缩试样进行金相实验和

4、分析，建立了316LN钢的动态再结晶晶粒尺寸模型。用所建立的模型来计算高温流动应力和晶粒尺寸，得到的计算值与实验值吻合效果较好，可为316LN钢热变形过程的数值模拟提供较准确的数据输入。以DEFORM-3DV6.1有限元软件为平台，利用该软件提供的二次开发接口，将所建的316LN钢流动应力模型和动态再结晶模型集成到有限元模拟软件中，为316LN钢高温热变形过程的数值模拟提供基础。利用所建立的二次开发子程序，模拟了316LN钢的Gleeble热压缩实验过程，比较了不同变形区域的应变场和应变速率场，不同变形条件下动态再结晶百分数和晶粒尺寸随时间的变化曲线。通过对比模拟得到的晶粒尺寸结果与实

5、测值，验证了所建微观组织模型的有效性。设计并进行了316LN钢的镦粗和拔长两种不同的热锻实验，通过对重点位置微观组织的观察和分析，研究了不同变形工艺对316LN锻件组织的影响规律。利用数值模拟技术，观察锻件在变形过程中的温度、等效应变、等效应变速率等各个物理场的分布规律和变化情况。利用所建的二次开发子程序，模拟了316LN钢单道次热镦粗过程，对比晶粒尺寸的模拟结果与实验测量值，发现两者有较好的一致性，进一步验证了所建微观组织模型的有效性和可靠性。关键词：316LN钢，高温热变形，微观组织演变，再结晶，数值模拟I万方数据上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHONHOTD

6、EFORMATIONCHARACTERISTICSANDRECRYSTALLIZATIONEVOLUTIONOF316LNSTEELABSTRACTThemainpipewhichconnectsthereactorpressurevesselwithsteamgeneratorisoneofthekeycomponentsofnuclearpowerplant.Itisuesdinpoorworkingconditions,containninghightemperature,highpressure,highspeedandradioactivefluid.Thematerialo

7、fmainpipemusthavehighcorrosionresistanceandstrength.AP1000whichisthethirdgenerationofnuclearpowertechnologytakeslowcarbonausteniticstainlesssteelasthepipematerialwhichincreasesthedifficultyofmanufacturing.Thecommonlyuesdmain