在變形高溫合金生產(chǎn)過程中，鑄錠開坯是使材料獲得鍛態(tài)等軸組織，提高冷、熱變形能力并得到均勻性能的關(guān)鍵工藝步驟。這一工序主要涉及鑄態(tài)材料的熱變形，由于鑄態(tài)組織具有偏析嚴(yán)重，初始奧氏體晶粒尺寸大，枝晶形貌和取向混亂等特點(diǎn)，所以開坯一直是制約變形高溫合金生產(chǎn)的瓶頸工序之一。目前，國內(nèi)圍繞鎳基高溫合金和高合金度不銹鋼鑄錠熱變形的研究報(bào)道不多，且主要集中于工藝探索和有限元模擬等方面，對(duì)組織演變過程和機(jī)理的研究并不深入。
研究人員選擇組織成分相對(duì)簡(jiǎn)單的耐磨板，從鑄錠不同區(qū)域取樣以獲得初始組織為細(xì)柱狀晶、粗柱狀晶和等軸枝晶的樣品，通過單向壓縮實(shí)驗(yàn)，研究枝晶形貌、尺寸及取向?qū)α髯冃袨楹徒M織演化的影響，并通過背散射電子衍射（EBSD）技術(shù)進(jìn)行形變組織取向分析，確定變形機(jī)制，為該類材料開坯工藝的制定提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)用耐磨板鑄錠由真空感應(yīng)冶煉制得，鑄錠尺寸為Φ150mm×500mm，各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13%C-30%Cr-9%Fe，Ni為基體。為獲得鑄錠不同區(qū)域的宏觀組織，采用國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的CuSO4+HCl+C2H5OH混合溶液對(duì)合金進(jìn)行腐蝕。熱壓縮試樣分別取自1/2半徑處的等軸枝晶過渡區(qū)域（A區(qū)域），鑄錠邊緣細(xì)柱狀晶區(qū)域（B區(qū)域）以及鑄錠中心粗柱狀晶區(qū)域（C區(qū)域）。熱壓縮樣品為Φ14mm×20mm的圓柱，為了統(tǒng)一枝晶方向?qū)嶙冃涡袨榈挠绊?，B和C區(qū)域圓柱樣品的高度方向（加載方向）均與柱狀晶方向垂直。熱變形實(shí)驗(yàn)在MTS試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，壓縮溫度為1100、1150和1200℃，應(yīng)變速率為0.01、0.1和1s－1，變形量為50%，用以模擬鑄錠的自由鍛鐓粗過程。壓縮過程中自動(dòng)輸出載荷-位移數(shù)據(jù)，變形結(jié)束時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行水冷以保留壓縮組織。采用標(biāo)準(zhǔn)金相制樣法對(duì)壓縮樣品縱剖面進(jìn)行處理后，置于2.5gKMnO4+10mLH2SO4+90mLH2O混合溶液中煮沸30min用于熱變形組織觀察。部分試樣經(jīng)電解拋光后，利用掃描電子顯微鏡（SEM）的背散射電子衍射（EBSD）模塊對(duì)變形組織的取向關(guān)系進(jìn)行精確分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）在鑄態(tài)條件下，耐磨板的高溫流變抗力隨著變形溫度降低、應(yīng)變速率升高和變形量增大而升高，在50%的壓縮量下，高溫（1200℃）和高速（1s－1）有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。
?。?）當(dāng)壓縮方向垂直于柱狀晶方向時(shí)，二次枝晶滑動(dòng)作為一種變形機(jī)制，導(dǎo)致應(yīng)變速率敏感因子增大，此時(shí)細(xì)柱狀晶樣品變形抗力最小，再結(jié)晶比例最低，而初始組織為粗柱狀晶和等軸枝晶的樣品分別具有最大的變形抗力和最有利的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶條件。