核电用12Cr13马氏体不锈钢的热变形行为及可挤性

李光恒，王宝顺，何宜柱

(1.安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山243032；2.浙江久立特材科技股份有限公司，浙江湖州313028)

12Cr13马氏体不锈钢经淬火回火后，具足够的强度与塑韧性、适当的硬度、较好的耐蚀性以及一定的导磁性，综合性能优异。因此，其在核电反应堆控制棒机构(control rod drive mechanism，CRDM)驱动杆组件材料中具有不可替代的位置。CRDM驱动杆是一种小口径厚壁管，为整个组件中单个零件最长且形状极为不规则的部件，制造难度较大，国内少有生产厂家。不论是国内试制采取的“锻棒开坯+热穿孔或机加工得到管坯+多道次冷轧”成型工艺，还是国外较为成熟的“锻棒+热穿孔得到管坯+荒管多道次热轧”工艺，均存在流程长、成材率低、组织均匀性差等问题，不符合当代绿色制造的理念。

在管材热挤压生产过程中，挤压温度、挤压速率、挤压比及润滑条件均影响挤压管材的性能和表面质量。石玉萍等、Momeni 等和Qi 等采用Gleeble 热模拟机研究了12Cr13 马氏体不锈钢在850～1 200 ℃，0.001～2.5 s低应变速率下的热变形行为，确定了该材料在低应变速率下的加工区间。但这些研究主要集中在0.001～2.5 s之间的低应变速率区，实际挤压工艺生产中应变速率远高于此。高应变速率下的变形行为主要存在两方面的问题：高应变带来的大变形抗力直接导致“闷车”和加工后管坯出现开裂等；高应变产生的热量不能及时耗散，导致温升效应显著，改变热变形行为进而影响挤压工艺。因此，文中使用Gleeble热模拟机研究核电用12Cr13钢在高应变下的热变形行为，结合有限元分析软件就温度准则和载荷准则分析该材料小口径厚壁管的可挤性，旨在为核电用驱动杆管材国产化生产提供数据支持和理论指导。……