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熱擴孔裂紋特征 為了研究裂紋產(chǎn)生的原因， 首先對裂紋附近取樣， 進行夾雜、化學(xué)成分分析。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 熱擴孔后的管坯化學(xué)成分、 夾雜物水平均符合要求。 為此進一步對裂紋處的組織進行觀察， 如圖 2 （ a ）所示， 觀察面為沿管材長度方向 的縱截面。 可以觀察到， 裂紋附近為混晶組織， 平均晶粒尺寸為 42μm 。 另外，可以明顯觀察到， 裂紋存在于粗晶和細晶的界面處并沿著界面擴展。 通過掃描電鏡（ SEM ）對裂紋附近組織進行觀察， 如圖 2 （ b ）所示。 裂紋沿著晶界處擴展， 且裂紋附近的組織沒有觀察到明顯的析出 相。由 此可見， Inconel601 合金熱擴孔裂紋的產(chǎn)生并不是由于組織中析出相不合格而造成的， 與管坯原始晶粒的均勻性和熱擴口 的參數(shù)選擇有關(guān)。因此， 深入了解管坯原始組織特征和熱擴孔過程對管坯質(zhì)量的影響尤為重要。

組織特征 圖 3 為 Inconel601 合金熱擴孔前管坯的 徑向組織照片。 其中 管坯外徑 準(zhǔn)320mm ， 內(nèi) 徑 準(zhǔn)45 mm ，管坯邊緣處為嚴(yán)重的混晶組織， 粗大的晶粒被細小的晶粒所包圍， 如圖 3 （ a ）所示。 而在 1/2 半徑處的組織為 均勻等軸晶， 平均晶 粒尺寸 40 μm ， 如圖 3 （ b ）所示。 另外， 無論是邊緣還是 1/2 半徑處均沒有觀察到析出相和超標(biāo)夾雜物存在。大量研究表明， 混晶組織會惡化金屬材料的熱加工塑性， 再者管坯產(chǎn)生的熱擴孔裂紋均存在于表層， 由此可見， 裂紋的產(chǎn)生受到初始混晶影響較大。

圖 4 為 經(jīng)熱力 學(xué)計算后 得到的 Inconel 601 合金中 各析出相數(shù)量與溫度的關(guān)系圖。 由 圖可知， 在600～1600℃ 之間， 在 825℃ 以上合金為單一的奧氏體組織， 初熔點高達 1410℃ ， 主要的析出 的 相為M 23 C 6 型碳化物， 析出 溫度為 825℃ 。 圖 5 （ a ） 為800℃ 保溫 10min 水淬后的組織形貌， 可以觀察到，晶界上存在富 Cr 的碳化物析出。 而在 900℃ 下保溫10min 水淬后， 晶界上的析出相已經(jīng)完全回溶， 為單一的奧氏體組織形貌， 如圖 5 （ b ）所示。 實際熱擴孔的溫度要遠高于 900℃ ， 達到 1160～1200℃ ， 組織為單一的奧氏體組織， 結(jié)合上述對裂紋附近組織的觀察， 進一步證實了此合金的熱裂紋形成并不是由于合金中析出相或者夾雜等有害相而造成的。 研究表明 ， Inconel601 合金在 900～1200℃ 具有較好的 熱加工塑性， 而在此溫度區(qū)間內(nèi) 合金無有害相析出，亦說明熱擴孔裂紋的產(chǎn)生與加工溫度的選擇無關(guān)。