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316不锈钢管与GCr15钢、440C钢和304不锈钢管小球直径为6mm。使用Foundry-MasterPro立式直读光谱仪测得试验用316不锈钢管的主要化学成分如表1所示。 根据试验机要求加工室温摩擦磨损试样,图纸如图1所示。此外,高温维氏硬度试样为?30×4mm,高温往复摩擦磨损试样?12×3mm。 高温维氏硬度实验。用HVT-1000W高温真空硬度计测试316不锈钢管在室温(23℃)、100、200、300和400℃下真空(真空度2×10-5Pa)环境中的维氏硬度。实验载荷98N,保压时间30s。 室温摩擦磨损实验。通过MMW-1A 摩擦磨损试验机进行不锈钢管的摩擦试验,试验机原理如图2所示。在室温条件下,设定实验载荷、实验时间,采用不同硬度的钢球(GCr15钢、440C钢、316钢、304钢)对磨316不锈钢管球盘,由摩擦试验机实时读取摩擦过程中的摩擦因数,通过探针式磨痕测量仪测量摩擦前后球盘的磨损量,通过三维形貌仪观察316球盘磨损后的形貌。设定实验参数如下:实验温度为室温;摩擦速度100r/min;实验载荷20N;实验时间5min。 高温摩擦磨损实验。采用MGG-02高温往复摩擦磨损试验机对316不锈钢管圆盘的高温摩擦性能进行测试。实验装置如图3所示。通过试验机实时读取摩擦过程中的摩擦因数。摩擦试验结束后,使用显微镜观察摩擦试样的磨痕形貌。设定实验参数如下:实验载荷20N,冲程2mm,频率20Hz,实验时间5min,实验温度分别为室温(23℃)、100、200、300和400℃。
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在316LN不锈钢管的锻造过程中,控制锻造变形的真实应变应大于0.655;可以通过316LN不锈钢管动态再结晶实现晶粒细化,达到产品的晶粒度要求。2)采用大圆角V砧和上下不等砧宽比拔长时,可以有效地增加或改善等效应变的分布。建议大圆角半径比值取0.8~1.2;当上砧砧宽比0.6时,V砧砧宽比应小于0.9,建议取0.8。3)大圆角V砧翻转拔长提高了坯料内部的等效应变,坯料整体的等效应变分布更为均匀,消除了坯料内部的“空洞”。316LN不锈钢管锻造过程中,采用改进砧形连砧翻转拔长,有利于解决其晶粒细化和晶粒均匀性的问题。 为了验证数值模拟实验得到结论的正确性,分别进行了普通砧形以及组合砧形拔长的物理模拟。通过数据处理后,试样的中心截面等效应变分布如图7中所示。比较可知,组合砧可以显著增大试件中心的等效应变分布。在压下率不变的情况下,采用改进的组合砧形,可以获得更好的应变分布状态,这和数值模拟得出了一致的结论。对于物理模拟实验,由于采用坐标网格法进行四节点网格的截取,进行了一定的近似,因此实验结果会有误差,但这不影响对变形分布规律的分析。
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