高溫合金在二輥斜軋(曼式)穿孔機(jī)上穿孔,大量的毛管出現(xiàn)分層缺陷,也不排除出現(xiàn)內(nèi)折缺陷,但可以肯定,高溫合金毛管的主要缺陷不是內(nèi)折而是分層。而碳鋼和其他合金鋼毛管卻相反,只是有時出現(xiàn)內(nèi)折缺陷,幾乎不出現(xiàn)分層缺陷。
12Cr1MoVG合金無縫管坯和毛管的分層缺陷有外分層和內(nèi)分層兩種。合金無縫管外分層靠近管坯或毛管外表面,裂紋開始于穿孔準(zhǔn)備段的U,區(qū),或穿孔段和輾軋段的U2區(qū),位于表層細(xì)晶粒和中間粗晶粒的過渡區(qū)域。外分層也叫“外剝皮”。內(nèi)分層靠近毛管的內(nèi)表面,裂紋開始于對應(yīng)頂頭穿孔錐并距頂頭鼻部 距離的管壁上,位于穿孔段的U:區(qū)內(nèi)表層細(xì)晶粒向中間粗晶粒過渡的區(qū)域。所有分層裂紋的前端及兩側(cè)都未見異常夾雜物存在,說明分層不是夾雜物引起的。
根據(jù)分層缺陷形成過程的觀察結(jié)果,無縫合金管對管坯和毛管分層缺陷形成機(jī)理可以做如下解釋:高溫合金變形抗力大、變形不容易深透,其穿孔變形分布的特點是U,區(qū)長、W區(qū)短、U2區(qū)不均勻變形嚴(yán)重。
U形分布的特點是表層金屬變形大。在軋輥或頂頭的輾軋下,管坯或毛管表層變形大的金屬必然要向切向、縱向和橫向流動,并發(fā)生扭轉(zhuǎn),表層金屬趨向于周長長大和膨脹,在表層和過渡層金屬之間產(chǎn)生附加拉應(yīng)力。經(jīng)過 輾軋過程或者表層運動受阻發(fā)生堆積或皺折時,金屬發(fā)生破裂,這就是外分層或內(nèi)分層。曾經(jīng)觀察到因毛管內(nèi)外表層金屬的激烈變形而同時形成外分層和內(nèi)分層的典型毛管低倍組織。
管坯和毛管分層是由于U形分布表面激烈變形的結(jié)果,而毛管的內(nèi)折是由于W形分布形成孔腔并在頂頭上輾軋所造成的。從它們與變形分布的關(guān)系來講,可以認(rèn)為分層和內(nèi)折是具有相同性質(zhì)的缺陷,在本質(zhì)上它們都是二輥斜軋穿孔的不均勻變形的產(chǎn)物。但是,從缺陷在變形區(qū)的位置和它們與變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系來講,它們又有明顯區(qū)域,它們是在不同變形條件下在不同應(yīng)力作用下產(chǎn)生的兩種不同形式的缺陷。它們之間還表現(xiàn)出明顯的相互矛盾的傾向,毛管容易形成內(nèi)折,往往不容易形成分層;毛管容易形成分層,往往不容易形成內(nèi)折。所謂R內(nèi)斯曼”效應(yīng)(亦稱橫鍛效應(yīng)、旋鍛效應(yīng)),應(yīng)該包括二輥斜軋變形管坯中心形成孔腔和管坯與毛管表層出現(xiàn)分層這兩種現(xiàn)象。二輥斜軋(曼式)穿孔工藝的實質(zhì)就是要正確利用W形分布區(qū)中金屬裂而未斷的疏松狀態(tài),將頂頭置于疏松區(qū)里穿孔,同時,還要盡量避免U形分布區(qū)由于表層金屬激烈變形而產(chǎn)生分層缺陷,從而獲得穿孔過程力學(xué)、運動學(xué)和毛管質(zhì)量的 佳效果。