球墨铸铁表面激光熔覆层的组织及耐腐蚀性能研究

目的解决用于乏燃料贮运的球墨铸铁筒体容器因内壁腐蚀导致服役寿命短的问题,提高球墨铸铁表面的硬度及耐腐蚀性能。方法利用送粉式激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备4种不同组分的316L不锈钢、Ni625合金、410L不锈钢及NJ30合金熔覆层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪表征熔覆层的微观组织、物相组成、元素分布及腐蚀形貌。借助显微硬度计、电化学工作站测试熔覆层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果4种合金熔覆层均成形质量良好,无裂纹及明显的气孔缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层底部至顶部出现相似的组织形态,但晶粒尺寸存在较大的差异。316L、Ni625、410L及NJ30显微硬度显著高于基体,分别为基体的1.74、1.92、2.35及2.4倍,熔覆层内部固溶体及硬质相的生成是提高硬度的显著因素。在3.5%的NaCl溶液中,4种熔覆层的耐腐蚀性由好到差为316L、Ni625、410L、NJ30。腐蚀形貌显示,316L及Ni625熔覆层在电化学测试环境下具有良好的抗腐蚀性能。结论316L及Ni625合金熔覆层具有良好的综合性能,适用于提高大型球墨铸铁容器的表面改性。

C630R新型马氏体耐热转子钢的热变形行为研究

通过Gleeble-3800试验机,开展了C630R转子钢在温度1000~1200℃、应变速率0.01~1 s^(-1)条件下的热压缩试验,研究了热变形行为及不同工艺参数对其显微组织的影响,计算了C630R转子钢的本构方程,并绘制了真应变为0.8时的热加工图。结果表明,C630R转子钢的流变应力随变形温度升高和应变速率减小而降低;随着变形温度升至1200℃,或者应变速率降至0.01 s^(-1),C630R转子钢更倾向于产生动态再结晶。利用修正的流变应力曲线,计算出C630R转子钢的热变形激活能Q为530.155 kJ/mol,本构方程为·ε=5.85×1018[sinh(0.0114σ)]4.852·exp(-530155/RT),绘制了真应变为0.8时的热加工图。结合显微组织,C630R转子钢在真应变0.8时合理的热加工工艺参数为变形温度1075~1200℃,应变速率0.01~0.11 s^(-1)。

压缩机机壳用低温高强韧铸钢材料研究

通过对材料合金成分及热处理工艺参数进行的实验室研究,确定了压缩机机壳低温高强韧钢材料的内控成分及热处理工艺参数,经造型、熔炼、浇注、清理、热处理、精整后,制造出符合用户图纸、技术要求的铸件。

某反应堆压力容器顶盖锻件热处理模拟研究

针对某反应堆压力容器一体化顶盖锻件研制工作,通过计算机模拟锻件在加热升温及淬火冷却过程中锻件内部温度场、应力场的变化,以及不同装炉方式下高温保温过程中锻件内部应变场,验证热处理规范工艺对锻件加热充分均匀,确定锻件加热时宜采用开口向上、五点支承的装炉方式。

IN718Plus合金晶粒长大行为及模型研究

研究IN718Plus合金在960~1140℃保温0.5~3 h的晶粒长大行为,分析加热温度对晶粒尺寸的影响规律,推导并拟合IN718Plus合金晶粒长大动力学模型。结果表明,当加热温度低于1060℃时,晶粒长大较缓,晶粒尺寸变化不大;当加热温度高于1060℃时,晶粒尺寸长大明显。通过线性拟合得到IN718Plus合金两段式晶粒长大动力学模型,计算值与实验值吻合性较好。

超超临界汽轮机转子用IN706合金均匀化处理工艺研究

针对传统IN706和改进型IN706m合金开展了铸态显微组织观察分析并研究了其析出相回溶规律。经过研究发现,合金铸态组织中存在大量的γ+γ′共晶组织、η相、Laves相和M(C,N)。γ+γ′共晶组织、针状η相可在高于1100℃的保温过程中完全回溶到基体中。IN706合金中Laves相的初熔点在1160~1180℃之间,IN706m合金Laves相的初熔点在1140~1160℃之间。在实际生产中,选择1140℃保温8 h以上,即可使得Laves相完全回溶到基体中而不发生初熔,元素微观偏析也能得到有效地消除。

IN706改进型合金韧脆转变温度研究

在传统IN706合金的基础上,通过提高Al含量、降低Nb含量,得到改进型IN706合金。在-102~160℃温度范围内进行冲击试验,发现两种合金均未出现韧脆转变特征,改进型合金的冲击性能整体优于传统合金。通过观察断口形貌,发现不同冲击试验温度下,改进型合金的断口形貌无明显差别。

35t钢锭下注1浇2模拟研究

根据35 t钢锭下注1浇2生产工艺,建立流动、传热和凝固过程多场耦合数学模型。分析充型过程中钢液的流动情况,凝固过程中的温度场及凝固顺序,预测钢锭疏松和缩孔的位置及尺寸。结果表明,该锭型设计合理,冒口补缩良好,满足锻造生产需要。

Cr3钢不同奥氏体化温度下CCT曲线的研究

利用膨胀法、金相法、硬度法对Cr3支承辊试验钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线进行测定,以此对不同奥氏体化温度下CCT曲线进行对比研究。研究结果显示,在一定冷速范围内,随着冷速增加,Cr3支承辊试验钢显微组织经历了珠光体→贝氏体→马氏体的转变,并且在890℃奥氏体化下比860℃奥氏体化下的CCT曲线右移,为支承辊材料用钢的热处理工艺与应用提供了理论依据。

超超临界高铬转子的工程化制造

在国内外均使用ESR钢锭生产超超临界机组高铬转子的大环境下,采用VCD冶炼技术,解决了成分偏析、开裂及致密性、晶粒细化及均匀化控制、力学性能等问题,成功交付了四支高铬转子,其化学成分、无损检测及性能完全符合交货要求,实现了小批量稳定制造。

42CrMo4大截面主轴锻件热处理工艺及性能研究

针对大尺寸42CrMo4主轴锻件常规调质后冲击功及断面收缩率不合,进行补充回火和亚温淬火试验。结果表明,随回火时间的延长和回火温度的提高,锻件强度降低、断面收缩率和冲击功均有提高,但冲击功仍不满足技术要求;而采用亚温淬火工艺后材料塑韧性显著提高,主轴锻件各项性能指标满足技术要求。

大型锻件锻造新中心压实法及工艺参数研究

针对现有大锻件中心压实(Japan-Tefeno-Shikano,JTS)法工艺操作复杂且对设备吨位要求过大的缺点,提出一种新的大锻件中心压实方法——NJTS(New-Japan-Tefeno-Shikano)法,设计可用于生产的工装,在锻坯上、下、左、右四个方向同时施压。利用数值模拟与物理模拟方法,以在心部预置空洞的坯料为研究对象,对新中心压实法锻造工艺进行研究。结果表明,新中心压实法能在整个横截面上形成大的静水压力,在心部有最大的变形。对相对压下量、砧宽比和侧压角等主要工艺参数进行优选,在砧宽比为1、侧压角为10°时,NJTS法的锻造效果最好,空洞的体积变化率、周围的等效应变和应力三轴度最佳;单向压实时相对压下量为18%～20%,双向压实时相对压下量为8%～9%,都可锻合内部空洞。试验表明:物理模拟与数值模拟结果基本一致。

加厚油管管端成形工艺研究

针对加厚油管的管端成形,提出"闭式聚料、开式成形"的镦锻工艺,并应用有限元分析软件Deform-3D对73mm×5.51mm的加厚油管管端成形过程进行模拟,得到其变形规律。设计适合此工艺的模具,并在实际生产中推广使用。该工艺使生产效率提高,模具寿命加长,具有优越性。

40CrNiMoA钢同质焊条焊接接头组织和性能研究

分析了焊接电流70 A、80 A、90 A对40CrNiMoA钢焊缝接头组织和力学性能的影响。随着焊接电流的增大,焊缝外观质量较好。随着焊接电流的增大,熔池区温度升高,奥氏体晶粒尺寸增大,导致马氏体组织粗大。焊缝的显微组织为马氏体及少量残余奥氏体。焊缝的硬度远高于母材的硬度,且波动较大。热影响区的硬度从母材向沿焊缝方向逐渐升高。焊接接头纵向应力在焊缝中心为压应力,向外压应力减小。焊接颜色区边界处纵向应力为拉应力,且该点拉应力最大。焊接接头横向应力在焊缝中心为拉应力,向外逐渐增大,焊接颜色区边界处变横向拉应力达到最大。焊接电流和热输入增大,降低了材料的韧性,组织中铁素体增多及焊接残余应力是诱发脆性断裂的原因。焊接电流80 A是40CrNiMoA同质焊条平板对接焊接工艺的最佳的焊接电流。

GH4169合金δ相析出与溶解行为研究

研究了1050 ℃ 1 h固溶处理的GH4169合金在800~980 ℃时效处理过程中δ相的析出行为以及900℃ 20 h预析出处理后的合金在980~1040℃固溶处理时的δ相溶解规律。研究表明,δ相的析出峰温度约为900℃,δ相优先在晶界或孪晶界析出,δ相由颗粒状长大成短棒状乃至长针状,晶内δ相由γ"相转化而来。δ相长大方式与温度存在关系。δ相在不低于980 ℃的固溶处理过程中优先从δ相的交界处溶解断开,并由长针状转变为短棒状和颗粒状。晶界长针状δ相会更快的溶解,形成短棒状或颗粒状。≥1020 ℃固溶处理可使得δ相完全溶解。

船用轴锻件低温冲击韧性研究

通过试验研究显微组织、S、P元素、夹杂物、晶粒度对船用轴锻件低温冲击韧性的影响,提出主要从降低夹杂物含量和细化晶粒方面提高低温冲击韧性。

大气下注钢锭浇注工艺改进研究

针对下注钢锭中出现的超声检测不合格和气体超标的质量问题,对浇注速度、保护渣加入方式、钢锭二次氧化控制等浇注工艺进行了改进。

支承辊淬硬层条带状疲劳裂纹的扩展动力研究

支承辊淬硬层内部条带状疲劳裂纹的形成以及由此引起的大面积剥落是支承辊危害最大的失效形式之一。本文通过对淬硬层应力状态的计算分析得出径向残余拉应力是条带状疲劳裂纹主要扩展动力的结论,并进行了疲劳裂纹扩展实验验证。在保证使用性能前提下降低支承辊淬硬层残余应力水平有利于遏制条带状疲劳裂纹发展。

大锻件KD压实锻造工艺模拟研究

利用数值模拟方法对锻造过程中的锻造温度场、V型砧砧宽和布砧方式等工艺参数对锻件心部质量的影响进行了研究。结果表明,温度梯度、宽大V型砧和交替布砧的方式能够有效地提高锻件心部的压实效果。

RH真空精炼循环流动特性的水模型研究

以某RH精炼装置为原型,基于相似原理建立了1∶7的水模型,对RH精炼过程钢液循环流动行为进行研究。考察了提升气体流量、浸渍管插入深度对RH内循环流量和混匀时间的影响规律,分析了循环流量和混匀时间的关系。