先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金的本构模型及热加工图

高佩; 黄贵军

doi:10.20057/j.1003-8620.2025-00111

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先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金的本构模型及热加工图

形变与相变 | 更新时间：2025-09-02

- 先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金的本构模型及热加工图
- Constitutive Model and Hot Processing Map of Ni-Cr-Fe Heat-resistant Alloy for Advanced Ultra-Supercritical Boilers
- 特殊钢 2025年46卷第4期页码：128-134
- 作者机构：
  
  1.江苏常宝普莱森钢管有限公司特材事业部，常州 213000
  2.江苏常宝钢管股份有限公司研发中心，常州 213000
  3.江苏大学材料科学与工程学院，镇江 212013
- 作者简介：
  
  高佩（1982—），男，博士，正高级工程师；E-mail：gaopei003@163.com
- 基金信息：
  
  江苏省自然科学基金(BK20220548)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2025-00111
  中图分类号： TG146
- 收稿：2025-04-17，
  
  修回：2025-05-17，
  
  录用：2025-05-21，
  
  纸质出版：2025-07-30
- 稿件说明：
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高佩,黄贵军.先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金的本构模型及热加工图[J].特殊钢,2025,46(04):128-134.

Gao Pei,Huang Guijun.Constitutive Model and Hot Processing Map of Ni-Cr-Fe Heat-resistant Alloy for Advanced Ultra-Supercritical Boilers[J].Special Steel,2025,46(04):128-134.
高佩,黄贵军.先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金的本构模型及热加工图[J].特殊钢,2025,46(04):128-134. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00111.

Gao Pei,Huang Guijun.Constitutive Model and Hot Processing Map of Ni-Cr-Fe Heat-resistant Alloy for Advanced Ultra-Supercritical Boilers[J].Special Steel,2025,46(04):128-134. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00111.

摘要

利用Gleeble-3500热模拟试验机对先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金进行变形温度950～1 250 ℃、应变速率0.01～10 s

-1

，应变量为0.7的热压缩变形试验。基于Arrhenius双曲正弦模型，创新性地将应变量因素引入，构建了适用于耐热合金的改进型本构模型，并采用相关系数R及绝对误差δ两个指标，对模型预测流变应力的准确性进行评估；同时，通过构建该耐热合金的热加工图及微观组织分析，系统评估并确定该合金的热加工工艺参数最优区间。结果表明，耦合应变量的改进型本构模型的材料常数与应变量的最佳拟合阶数为6阶，相关系数R为0.988 89，绝对误差δ为5.905 %，该模型对耐热合金的流变应力具有较好的预测能力；热变形所需的激活能Q值为389 kJ/mol，结合微观组织确定Ni-Cr-Fe耐热合金最佳热加工工艺为1 150～1 200 ℃、0.1～1 s

-1

。

Abstract

Thermal compression deformation experiments on Ni-Cr-Fe heat-resistant alloy for advanced ultra-supercritical boilers were conducted using a Gleeble-3500 thermal simulator testing machine over a temperature range of 950 ℃–1 250 ℃， strain rates of 0.01 s⁻¹-10 s⁻¹， and a strain of 0.7. Based on the Arrhenius hyperbolic sine model， strain factor is innovatively introduced to construct an improved constitutive model suitable for heat-resistant alloys， and two indexes， correlation coefficient R and absolute error δ， are used to evaluate the accuracy of the model's prediction of rheological stress； At the same time， by constructing the hot processing map of the heat-resistant alloy and the microstructure analysis， the optimal range of hot working process parameters of the alloy is systematically evaluated and determined. The results showed that the optimal fitting order of the material constants and strain of the improved constitutive model with coupled strain was 6， the correlation coefficient R was 0.988 89， and the absolute error δ was 5.905%. The model had good predictive ability for the rheological stress of heat-resistant alloy； The activation energy Q for hot deformation was calculated as 389 kJ/mol. Based on microstructural analysis， the optimal hot working process for the Ni-Cr-Fe heat-resistant alloy was identified as 1 150 ℃-1 200 ℃ and 0.1 s⁻¹-1 s⁻¹.

关键词

Keywords

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