一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法技术

一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，在模具质量、进给量、模具开口角等参数进行调控的基础上，提出了增加变形量调控的方法，从而使管材尺寸精度和组织均匀性进一步提高，突破瓶颈限制。具体为：通过计算得到的不均匀变形比来确定最佳冷轧变形量，从而提高合金管材尺寸精度和组织均匀性；所述不均匀变形比为管材纵截面上滞后变形区厚度与管壁厚的比值。该方法特别适合于航空、航天、核电、化工领域的精密管材，用于高温、高压、腐蚀介质等苛刻环境下各种气、液流体介质的运输，要求具有较高工作稳定性和可靠性，采用该方法可使精密管材的尺寸精度达到

【技术实现步骤摘要】
一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法


[0001]本专利技术涉及合金管材质量控制领域，特别提供一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法。

技术介绍

[0002]精密管材，主要用于航空、航天、核电、化工领域的高温、高压、腐蚀介质等苛刻环境下各种气、液流体介质的运输，是要求具有较高工作稳定性的重要部件，其尺寸和组织均匀性比普通管材要求高3～5倍，采用常规的生产工艺一般很难满足上述要求，尤其是难成形合金管材的尺寸精度和组织均匀性控制，目前基本上靠经验来控制，从而导致管材不合格率很高。
[0003]精密管材本身生产流程非常复杂，从原材料冶炼、棒材开坯、管坯加工、管材多道次冷轧和热处理，到成品管材精轧和成品热处理等需经历几十道工序，其中影响参数繁多，仅冷成形过程，就多达十几道次。通过控制模具质量、进给量、模具开口角度可以提高管材的壁厚均匀性，最高可使管材尺寸精度可达到
±
0.02mm范围内，然而对于要求尺寸精度要达到
±
0.01mm的精密管材需求则不能满足。因此需要找到一种可以达到更高尺寸精度和稳定性的生产控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，即在对模具质量、进给量、模具开口角等参数进行调控的基础上，提出了增加变形量调控的方法，从而使管材尺寸精度和组织均匀性进一步得到提高，突破瓶颈限制。采用该方法可使合金管材的尺寸精度达到
±
0.01mm范围内。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，其特征在于：通过计算得到的不均匀变形比来确定最佳冷轧变形量(不均匀变形比越接近0，说明管材尺寸的均匀性越高，因此可通过调整冷轧变形量，选出不均匀变形比最接近0的情况，此时对应的冷轧变形量即为最佳)，从而提高合金管材尺寸精度和组织均匀性；所述不均匀变形比为管材纵截面上滞后变形区厚度与管壁厚的比值。
[0007]本专利技术所述管材纵截面上滞后变形区厚度是通过对管材纵截面进行全尺寸EBSD(Electron Backscattered Diffraction)织构扫描得到的，根据得到的织构分布结果，在管材纵截面上显示出不同的分层区域，分别为优先变形区(包括内、外壁变形区)和滞后变形区(即中间区域)，其中滞后变形区晶粒形成了<111>//RD和<001>//RD择优取向，优先变形区晶粒形成了<101>//RD择优取向，取向界面即为优先变形区和滞后变形区的分界面。
[0008]本专利技术所述合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0009]1)、采用冷轧工艺制备得到一批合金无缝管材，所述合金无缝管材采用不同的冷
轧变形量制备，其它工艺参数完全相同；
[0010]2)、对合金无缝管材纵截面进行全尺寸EBSD织构扫描，获得织构分布结果；
[0011]3)、根据织构分布结果，在管材纵截面上显示不同的分层区域，分别为优先变形区和滞后变形区，滞后变形区厚度与管壁厚比值为不均匀变形比，所述不均匀变形比代表了管材冷轧成形的不均匀性，不均匀变形比越大，表示管材冷轧成形的不均匀性越高，通过调整冷轧变形量使所得管材不均匀变形比接近0，可以得到尺寸均匀性和偏心度更好的管材。
[0012]作为优选的技术方案：
[0013]步骤1)中，所述冷轧工艺采用经优化确定的相同的冷轧工艺参数，如合适的送进量、转速、模具孔型及开口角等参数，同时采用不同的冷轧变形量制备得到不同变形量的合金无缝管材。
[0014]步骤2)中所述全尺寸EBSD织构扫描具体为：
[0015]①
从合金管材纵向截面上切取尺寸为10
×
10
×
2mm的观察样品，并使观察面与其底面保持平行；
[0016]②
采用牙托粉和牙托水将线切割后的样品冷镶起来，静置20min，待镶样完全凝固后进行砂纸研磨和机械抛光；
[0017]③
抛光好的样品置于丙酮中，经过5h后，镶料溶解，可以将样品取出，并采用超声震动10min，而后用清水冲洗，无水乙醇清洗后吹干；
[0018]④
采用直流电源对样品进行电解抛光，采用恒压模式，所用电解抛光液由含量为70.0％～72.0％的高氯酸和含量≥99.7％的酒精混合而成，其中高氯酸与酒精二者的体积比为1:9，电解抛光条件为18V～22V，60s～100s，
‑
10℃～
‑
20℃；该抛光效果以能够显著去除所样品表面的应力并消除划痕和抛痕为准；
[0019]⑤
对管材纵截面进行全尺寸EBSD扫描。
[0020]本专利技术还提供了一种评价冷轧成形合金管材组织均匀性的判据，其特征在于：所述判据为合金管材不均匀变形比，不均匀变形比为管材纵截面上滞后变形区厚度与管壁厚的比值。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术通过采用EBSD得到管材纵截面上取向择优选择的准确表征，可直观观察到管材组织由于不均匀变形导致的分层区域，根据分层区域的大小，可定量给出管材不均匀变形导致的不均匀组织分布情况，为管材成形工艺优化提供明确的依据。在采用优化后的工艺参数进行轧制管材时，通过控制管材变形量，可进一步提高管材尺寸精度。
[0023]本专利技术提出的控制方法，可有效提高管材的尺寸均匀性和偏心度，能够使管材尺寸精度达到
±
0.01mm范围内。
[0024]本专利技术所述方法适合用于合金管材组织均匀性的检查、控制以及工艺优化改进。
附图说明
[0025]图1为实施例1控制冷轧工艺参数得到变形量分别为13％、28％、39％、50％、64％和72％的管材。
[0026]图2为实施例1不同变形量条件下GH4145合金管材纵截面不均匀组织表征。
[0027]图3为实施例1不同变形量条件下GH4145合金管材变形比和偏心度情况(变形比在
变形量大于某临界值后减少，偏心度的变化具有相同的规律)。
具体实施方式
[0028]实施例1
[0029]1)、除变形量外，采用完全相同的冷轧参数制备得到具有不同变形量的合金管材：采用的管坯，控制进给量2mm/转，60转/min，转角为50
°
，模具开口角为10
°
，采用三辊冷轧得到变形量分别为13％、28％、39％、50％、64％和72％的GH4145合金管材。
[0030]2)、采用机械抛光+电解抛光的方法制备GH4145合金管材纵截面组织表征样品：
[0031]①
线切割取管材纵向样品。
[0032]②
电解抛光溶液配制：室温下，用量筒量取高氯酸50ml和450ml的无水乙醇，先将无水乙醇倒入烧杯中，再将5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，其特征在于：通过计算得到的不均匀变形比来确定最佳冷轧变形量，从而提高合金管材尺寸精度和组织均匀性；所述不均匀变形比为管材纵截面上滞后变形区厚度与管壁厚的比值。2.按照权利要求1所述合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，其特征在于：所述管材纵截面上滞后变形区厚度是通过对管材纵截面进行全尺寸EBSD织构扫描得到的，根据得到的织构分布结果，在管材纵截面上显示出不同的分层区域，分别为优先变形区和滞后变形区，其中滞后变形区晶粒形成了<111>//RD和<001>//RD择优取向，优先变形区晶粒形成了<101>//RD择优取向，取向界面即为优先变形区和滞后变形区的分界面。3.按照权利要求1所述合金管材尺寸精度和组织均匀性的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：1)、采用冷轧工艺制备得到一批合金无缝管材，所述合金无缝管材采用不同的冷轧变形量制备，其它工艺参数完全相同；2)、对合金无缝管材纵截面进行全尺寸EBSD织构扫描，获得织构分布结果；3)、根据织构分布结果，在管材纵截面上显示不同的分层区域，分别为优先变形区和滞后变形区，滞后变形区厚度与管壁厚比值为不均匀变形比，所述不均匀变形比代表了管材冷轧成形的不均匀性，不均匀变形比越大，表示管材冷轧成形的不均匀性越高，通过调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟红，王蕾雯，孙文儒，刘家奥，刘芳，祁峰，信昕，贾丹，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：