Nel processo di produzione della superlega deformata, l'apertura del lingotto è la fase chiave del processo per ottenere la struttura isaassiale forgiata del materiale, migliorare la capacità di deformazione a freddo e a caldo e ottenere proprietà uniformi. Questo processo comporta principalmente la deformazione termica del materiale grezzo. Poiché la struttura grezza presenta caratteristiche di grave segregazione, grande dimensione iniziale del grano di austenite e morfologia e orientamento dei dendriti confusi, la preformatura è sempre stata uno dei processi a collo di bottiglia che limitano la produzione di superleghe deformate. Al momento, ci sono pochi rapporti di ricerca sulla deformazione a caldo di superleghe a base di nichel e lingotti di acciaio inossidabile altamente legati in Cina, e si concentrano principalmente sull'esplorazione del processo e sulla simulazione degli elementi finiti, e la ricerca sul processo e sul meccanismo di evoluzione della microstruttura è non approfondito.
È stata selezionata la piastra resistente all'usura con composizione strutturale relativamente semplice e sono stati prelevati campioni da diverse aree del lingotto per ottenere campioni con struttura iniziale di cristalli colonnari fini, cristalli colonnari grossolani e dendriti equiassiali. Gli effetti della morfologia, delle dimensioni e dell'orientamento dei dendriti sul comportamento reologico e sull'evoluzione della microstruttura sono stati studiati attraverso l'esperimento di compressione unidirezionale e l'orientamento della microstruttura di deformazione è stato analizzato mediante la tecnica di diffrazione elettronica retrodiffusa (EBSD). Il meccanismo di deformazione è determinato a fornire la base teorica e sperimentale per la formulazione del processo di preformatura.
Il lingotto della piastra resistente all'usura è stato realizzato mediante fusione ad induzione sotto vuoto. La dimensione del lingotto era Φ150mm×500mm, la frazione di massa di ciascun elemento era 0,13%C-30%Cr-9%Fe, e Ni era la matrice. Per ottenere la struttura macroscopica delle diverse regioni del lingotto, la lega è stata corrosa con la soluzione mista CuSO4+HCl+C2H5OH prevista dallo standard nazionale. I campioni di compressione a caldo sono stati ottenuti dalla regione di transizione del dendrite equiassico (regione A) a 1/2 raggio, dalla regione del cristallo colonnare fine (regione B) sul bordo del lingotto e dalla regione del cristallo colonnare grossolano (regione C) al centro del lingotto. Il campione compresso a caldo è un cilindro Φ14mm×20mm. Per uniformare l'influenza della direzione del dendrite sul comportamento di deformazione termica, la direzione dell'altezza (direzione di caricamento) del campione cilindrico nelle regioni B e C è perpendicolare alla direzione del cristallo colonnare. Gli esperimenti di deformazione a caldo sono stati condotti sulla macchina di prova MTS con temperature di compressione di 1100, 1150 e 1200 gradi, velocità di deformazione di 0,01, 0,1 e 1 s-1 e quantità di deformazione del 50% per simulare il processo di forgiatura libera di il lingotto. I dati sullo spostamento del carico vengono emessi automaticamente durante il processo di compressione e il provino viene raffreddato ad acqua al termine della deformazione per mantenere la struttura compressa. La sezione longitudinale del campione compresso è stata trattata con il metodo di campionamento metallografico standard e bollita in una miscela di 2,5 gKMnO4+10mLH2SO4+90mLH2O per 30 minuti per l'osservazione della deformazione termica. Dopo che alcuni campioni sono stati elettrolucidati, la relazione di orientamento delle strutture deformate è stata analizzata dal modulo di diffrazione elettronica di retrodiffusione (EBSD) del microscopio elettronico a scansione (SEM).
I risultati del test mostrano che:
(1) In condizioni di fusione, la resistenza reologica ad alta temperatura della piastra resistente all'usura aumenta con la diminuzione della temperatura di deformazione, l'aumento della velocità di deformazione e l'aumento della quantità di deformazione. Con una compressione del 50%, l'alta temperatura (1200 gradi) e l'alta velocità (1 s-1) favoriscono il verificarsi della ricristallizzazione dinamica.
(2) Quando la direzione di compressione è perpendicolare alla direzione colonnare, lo scorrimento del dendrite secondario, come meccanismo di deformazione, porta all'aumento del fattore di sensibilità alla velocità di deformazione. In questo caso, il campione colonnare fine ha la più piccola resistenza alla deformazione e il rapporto di ricristallizzazione più basso, mentre il campione con la struttura iniziale di dendriti colonnari grossolani ed equiassiali ha rispettivamente la maggiore resistenza alla deformazione e le condizioni di ricristallizzazione dinamica più favorevoli.
