D0I:10.13374.issn1001-053x.2012.04.005 第34卷第4期 北京科技大学学报 Vol.34 No.4 2012年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2012 基于组织均匀性的690合金管冷轧及退火工艺优化 杨 亮四董建新何智勇张麦仓 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:yangliangl983@163.com 摘要针对国产690合金成品管晶粒组织均匀性控制差的问题，引入不均匀因子Z评定组织均匀性，设计单、双道次冷轧 和退火实验.实验结果表明：690合金荒管经变形量50%的单道次冷轧，在1100℃下保温5min的中间退火处理后晶粒组织 最均匀；荒管经一二道次变形量依次为50%、70%的双道次冷轧，两道冷轧工序之间采用1100℃保温时间5m的中间退火， 最后在1060℃下保温5min或者1100℃保温3min进行固溶处理获得的组织均匀性最好. 关键词镍基合金；无缝钢管：冷轧：退火：显微组织 分类号TG335.7 Optimization design of cold rolling and annealing processes for 690 alloy tubes based on microstructure uniformity YANG Liang,DONG Jian-xin,HE Zhi-yong,ZHANG Mai-eang School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:yangliang1983@163.com ABSTRACT Single and double-pass cold rolling and annealing tests were carried out aiming at the poor control of grain size uniformi- ty for 690 alloy tubes in China.A heterogeneous factor Z was introduced to evaluate the uniformity of microstructures.The results show that the grain size is most homogeneous in 690 alloy pierced billets by single-pass cold rolling with a deformation of 50%and annealing at 1 100 C for a holding time of 5 min.The best uniform grain size distribution can be obtained by the first pass cold rolling with a de- formation of 50%,the second pass cold rolling with a deformation of 70%,and annealing at 1 100 C for a holding time of 5 min be- tween the two cold rolled processes,followed by solution heat treatment at 1060 C for 5 min or 1 100 C for 3 min. KEY WORDS nickel base alloys:seamless tubes:cold rolling:annealing:microstructure 压水堆核电站蒸汽发生器传热管用材大多采用 生器管束的镍-铬-铁合金(NC30Fe)无缝管》技术 690合金无缝管，该合金是在600合金基础上发展 文件，690合金成品管的显微组织晶粒大小指数应 的一种铬质量分数高达30%的奥氏体型镍基耐蚀 介于5级和9级之间，也就是对应晶粒尺寸为14.1~ 合金.它不仅在含氯化物溶液或氢氧化钠溶液中具 56.6um.国内目前试生产的690合金管可以很好 有比600,800和304不锈钢等更优异的抗应力腐蚀 地把晶粒尺寸控制在该范围，但有些合金管还是达 开裂能力，而且具有高的强度、良好的治金稳定性和 不到腐蚀性能要求，主要就是690合金管的组织均 优良的加工特性-.国内外对于690合金的组织 匀性控制差，这直接造成了合金内部不同部位的电 与耐蚀性能关系已有大量研究报道-)，但是对于 极电位差异，有可能加重合金在服役高温水介质腐 690合金的加工工艺，尤其是冷加工及退火与组织 蚀中的晶间腐蚀及应力腐蚀.如果荒管和一道次冷 的关系报道较少圆，而冷加工及后续固溶退火热处 轧退火后的组织均匀性差，将直接导致下一道次的 理直接决定了成品管的组织状态，从而决定了管材 变形不均匀，从而使得组织不均得以遗传加重.因 使用性能.根据法国的《M4105用于压水堆蒸汽发 此，如何控制好690合金的组织均匀性是一个亟待 收稿日期：20110304 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(50831008)：国家高技术研究发展计划资助项目(2008AA031703)第 34 卷 第 4 期 2012 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 4 Apr． 2012 基于组织均匀性的 690 合金管冷轧及退火工艺优化 杨 亮 董建新 何智勇 张麦仓 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: yangliang1983@ 163． com 摘 要 针对国产 690 合金成品管晶粒组织均匀性控制差的问题，引入不均匀因子 Z 评定组织均匀性，设计单、双道次冷轧 和退火实验． 实验结果表明: 690 合金荒管经变形量 50% 的单道次冷轧，在 1 100 ℃ 下保温 5 min 的中间退火处理后晶粒组织 最均匀; 荒管经一二道次变形量依次为 50% 、70% 的双道次冷轧，两道冷轧工序之间采用 1 100 ℃保温时间 5 min 的中间退火， 最后在 1 060 ℃下保温 5 min 或者 1 100 ℃保温 3 min 进行固溶处理获得的组织均匀性最好． 关键词 镍基合金; 无缝钢管; 冷轧; 退火; 显微组织 分类号 TG335. 7 Optimization design of cold rolling and annealing processes for 690 alloy tubes based on microstructure uniformity YANG Liang ，DONG Jian-xin，HE Zhi-yong，ZHANG Mai-cang School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: yangliang1983@ 163． com ABSTRACT Single and double-pass cold rolling and annealing tests were carried out aiming at the poor control of grain size uniformi￾ty for 690 alloy tubes in China． A heterogeneous factor Z was introduced to evaluate the uniformity of microstructures． The results show that the grain size is most homogeneous in 690 alloy pierced billets by single-pass cold rolling with a deformation of 50% and annealing at 1 100 ℃ for a holding time of 5 min． The best uniform grain size distribution can be obtained by the first pass cold rolling with a de￾formation of 50% ，the second pass cold rolling with a deformation of 70% ，and annealing at 1 100 ℃ for a holding time of 5 min be￾tween the two cold rolled processes，followed by solution heat treatment at 1 060 ℃ for 5 min or 1 100 ℃ for 3 min． KEY WORDS nickel base alloys; seamless tubes; cold rolling; annealing; microstructure 收稿日期: 2011--03--04 基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目( 50831008) ; 国家高技术研究发展计划资助项目( 2008AA031703) 压水堆核电站蒸汽发生器传热管用材大多采用 690 合金无缝管，该合金是在 600 合金基础上发展 的一种铬质量分数高达 30% 的奥氏体型镍基耐蚀 合金． 它不仅在含氯化物溶液或氢氧化钠溶液中具 有比 600、800 和 304 不锈钢等更优异的抗应力腐蚀 开裂能力，而且具有高的强度、良好的冶金稳定性和 优良的加工特性［1--2］． 国内外对于 690 合金的组织 与耐蚀性能关系已有大量研究报道［3--7］，但是对于 690 合金的加工工艺，尤其是冷加工及退火与组织 的关系报道较少［8］，而冷加工及后续固溶退火热处 理直接决定了成品管的组织状态，从而决定了管材 使用性能． 根据法国的《M4105 用于压水堆蒸汽发 生器管束的镍--铬--铁合金( NC30Fe) 无缝管》技术 文件，690 合金成品管的显微组织晶粒大小指数应 介于5 级和9 级之间，也就是对应晶粒尺寸为 14. 1 ～ 56. 6 μm． 国内目前试生产的 690 合金管可以很好 地把晶粒尺寸控制在该范围，但有些合金管还是达 不到腐蚀性能要求，主要就是 690 合金管的组织均 匀性控制差，这直接造成了合金内部不同部位的电 极电位差异，有可能加重合金在服役高温水介质腐 蚀中的晶间腐蚀及应力腐蚀． 如果荒管和一道次冷 轧退火后的组织均匀性差，将直接导致下一道次的 变形不均匀，从而使得组织不均得以遗传加重． 因 此，如何控制好 690 合金的组织均匀性是一个亟待 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.04.005