2.25Cr1Mo0.25V耐热钢与304不锈钢AA-TIG焊接接头组织及性能研究

采用电弧辅助活性AA-TIG焊对2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢管进行异种钢材焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及力学性能进行分析。结果表明,使用AA-TIG焊能够一次性焊透2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢,得到成形良好的焊接接头。焊缝处无裂纹等焊接缺陷,焊缝处各元素在焊缝水平方向分布均匀。在靠近两侧母材的焊缝区,Cr、Fe、Ni元素有一定的梯度,但无明显偏聚。焊接接头两边的母材区硬度值较低,在焊缝区域硬度达到最大,焊缝区域的硬度波动范围在400~489 HV之间,最终拉伸试样都断在304母材上,得到的平均拉伸强度为406 MPa,最大的抗拉强度为542 MPa。

2.25Cr1Mo传热管切向微动磨损性能研究

钠冷快堆换热器中的冷却剂与构件之间的流致振动会导致传热管发生微动磨损。以钠冷快堆换热器传热管候选材料2.25Cr1Mo钢为研究对象,研究其在不同法向载荷(10、20、30 N)下的切向微动磨损行为和损伤演变规律;采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及EDS对磨痕的形貌及摩擦化学反应进行分析;通过白光干涉仪获得传热管的磨损量。结果表明:随着法向载荷的增加,2.25Cr1Mo钢的微动模式由完全滑移转变为部分滑移,摩擦因数、磨损体积随着法向载荷的增加先增加后减小;当载荷为10~20 N时,2.25Cr1Mo钢的主要磨损机制为磨粒磨损、分层剥落以及氧化磨损,当载荷为30 N时,主要磨损机制为黏着磨损、塑性变形和氧化磨损。

固态相变对2.25Cr1Mo钢多道焊组织及残余应力的影响

基于Abaqus及其子程序,提出了考虑包括奥氏体相变、贝氏体相变和马氏体相变在内的固态相变的2.25Cr1Mo钢焊接模拟方法。模拟考虑了固态相变产生的相变潜热、体积变化和屈服强度改变,对2.25Cr1Mo钢平板多道焊模型的温度场、组织分布及焊后残余应力进行了计算,并研究了其规律。研究结果表明:相变潜热使得焊后贝氏体生成量增多,马氏体生成量减少。相变导致的屈服强度改变使得焊后残余应力大幅下降,相变导致的体积变化减小了焊缝内部残余应力。

电化学充氢下2.25Cr1Mo0.25V钢氢脆敏感性研究

针对制造加氢反应器的主要材料2.25Cr1Mo0.25V钢易发生氢脆的问题,重点研究了材料氢脆发生机制,以了解该材料的氢脆敏感性。利用电化学氢渗透测试技术,通过施加阴极恒电流,使氢原子渗透进入钢中,揭示了不同环境中的氢扩散特性,同时通过结合氢渗透技术和慢速率拉伸试验方法研究了钢材的氢脆敏感性。渗氢试验结果表明:随着电化学充氢电流密度的增大以及试样厚度的减小,氢扩散系数均逐渐增大;充氢温度的倒数1/T和氢扩散系数的自然对数之间存在线性关系。慢速率拉伸试验的结果表明:随着充氢电流密度的增大,钢的断裂强度、延伸率和断面收缩减小而氢脆指数增大。当充氢电流密度超过2.5×10^(-3) A/cm^2时,钢材表现出明显的氢脆。该试验结果可为加氢反应器材料性能评价提供理论依据。

热处理工艺对2.25Cr1Mo0.25V钢相变温度的影响

采用热膨胀法测试了不同热处理工艺条件下2.25CrlMo0.25V钢的相变温度Ac1和Ac3。结果表明,该钢经退火处理后的相变温度分别为797.1℃和886.2℃,经淬火处理后的相变温度分别为801.3℃和891.4℃,经调质处理后相变温度分别为809.2℃和898.7℃。不同组织对相变温度有影响,实际生产中应考虑热处理对组织和性能的影响。

预处理对2.25Cr1Mo钢相变温度的影响

采用差热分析方法(DTA)测试了不同热处理工艺下2.25Cr1Mo钢的相变温度Ac1和Ac3。结果表明,经退火处理的2.25Cr1Mo钢件的相变温度Ac1和Ac3分别为831.4℃和920.8℃;经正火处理的2.25Cr1Mo钢件的相变温度Ac1和Ac3分别为823.1℃和913.2℃;经调质处理的2.25Cr1Mo钢件的相变温度Ac1和Ac3分别为818.9℃和906.1℃。不同组织对相变温度有影响,实际生产中应严格执行热处理制度。

2.25Cr1Mo钢中的夹杂物和晶粒度

对采用2.25Cr1Mo钢制成的螺纹承压环、封头、接管和法兰上截取的试样进行晶粒度等级评定及夹杂物形态和分布的研究。研究表明,封头和接管处晶粒度等级较高,四个部位试样的晶粒度等级均满足要求,夹杂物以细小的氧化物为主,有少量的硫化物,无硅酸盐类夹杂物,并且夹杂物呈独立分布。

530℃时效对2.25Cr1Mo中厚板组织与性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)和力学性能测试等研究了2.25Cr1Mo中厚板在530℃时效不同时间后的组织和性能变化规律。结果表明:530℃时效时,板材的主要强化相为富Cr的M_(7)C_(3)相和富Mo的M_(2)C相。时效初期,少量M_(3)C相转变为M_(23)C_(6)相。在时效时间为100~1000 h时富Cr相的质量分数随时效时间延长而增加,随后随时效时间延长而下降,富Mo相质量分数随时效时间延长而不断上升。时效过程中,条片状贝氏体会宽化和分解。但由于细小的碳化物未明显粗化和聚集,对贝氏体亚结构有良好的钉扎作用,因此延缓了板条贝氏体亚结构退化,使板材保持较高的组织稳定性。高温时效后,板材的室温强度和冲击韧性变化不明显,530℃高温强度和塑性出现小幅降低,表明2.25Cr1Mo中厚板具有良好的性能稳定性。

二次热循环对2.25Cr1Mo钢组织的影响

通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析方法,对2.25Cr1Mo钢经受二次热循环后的组织进行了分析。结果表明,经过二次热循环作用,获得贝氏体组织。但经第一次峰值温度热循环作用所形成的粗大原奥氏体晶界,并未在第二次热循环作用后产生细化,仍然保持第一次热循环所形成的粗大的原奥氏体晶界形态。能谱分析结果表明,微区成分比较均匀,说明试样经受第二次热循环作用后,奥氏体均质化进行得较为充分。颗粒状组织微区成分与基体相比,铬元素含量增高,可推测颗粒状组织形成了以Fe,Cr为主的第二相碳化物。

国产2.25Cr1Mo0.25V锻钢高温低周疲劳性能

在455℃完成了国产2.25Cr1Mo0.25V锻钢的低周疲劳试验。该锻钢呈循环软化特性,疲劳寿命随循环应变幅的增加而大幅缩短,应变幅-疲劳寿命符合Basquin-Coffin-Manson方程。根据ASME锅炉与压力容器规范获得国产2.25Cr1Mo0.25V锻钢的疲劳设计曲线,并与ASME-NH中2.25Cr1Mo钢设计曲线对比。

热处理工艺对2.25Cr1Mo钢晶粒度和夹杂物的影响

在不同的焊后热处理工艺条件下，评定2．25Cr1Mo锻件试样的晶粒度等级，确定夹杂物的形态和分布。结果表明：最小焊后热处理试样的晶粒度等级为7级，最大焊后热处理试样的晶粒度等级为6～6．5级，均满足实际生产要求。锻件中夹杂物以细小的氧化物为主，有少量的硫化物，无硅酸盐类夹杂物，并且夹杂物呈独立分布。

P含量对快堆蒸发器用2.25Cr1Mo钢步冷脆化倾向的影响

2.25Cr1Mo钢是我国四代先进钠冷快堆热交换器主体结构材料,掌握钢中有害元素适宜控制范围是实现部件国产化制造的关键环节。采用步冷处理试验方法研究了不同P含量对2.25Cr1Mo钢第二类回火脆性倾向的影响。结果表明:P含量会对2.25Cr1Mo钢第二类回火脆性产生显著影响。当钢中P含量为0.002%(质量分数,下同)时,第二类回火脆性敏感系数为-51.4℃,脆化倾向小。当P含量升至0.012%,尽管该数值满足ASTM-A387标准规定的P含量要求范围(≤0.035%),但钢的第二类回火脆性敏感系数已达59.6℃,具有较强的回火脆性倾向。当P含量为0.05%时,步冷处理前后钢的冲击功均较0.012%P试验钢有了明显降低,且脆性敏感系数高达174℃,回火脆性倾向极大。在对2.25Cr1Mo钢成分设计时,建议P含量控制在0.002%为宜。

2.25Cr1Mo钢叶轮的真空热处理

研究了2.25Cr1Mo钢叶轮真空热处理后的显微组织和力学性能。结果表明:真空热处理后2.25Cr1Mo钢叶轮的显微组织主要为回火索氏体,其力学性能可以满足设计要求,叶轮的表面质量更好。

2.25Cr1Mo和2.25Cr1MoV钢高温疲劳裂纹扩展规律研究

对2.25C r1M o和2.25C r1M oV钢在常温到500℃的温度区间内的多个温度上进行疲劳裂纹扩展速率测试和分析,对疲劳断口形貌进行观察,得到了两种材料的高温疲劳裂纹扩展规律。结果表明:两种材料高温下疲劳裂纹扩展规律基本一致;裂纹扩展速率随着温度的升高而增大;疲劳裂纹扩展方式由穿晶型为主向沿晶型为主转变。

三次热循环对2.25Cr1Mo钢组织的影响

通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析方法,对2.25Cr1Mo钢经受三次热循环后的组织进行了分析。结果表明,经过三次热循环作用,获得贝氏体组织。经三次热循环—三次热循环中最高峰值温度1 195℃,三次热循环总的t8/5达97s以上的作用时,晶粒尺寸并未发生明显长大。由于第一次热循环冷却过程中没有发生相变,没能产生第二次热循环峰值温度的晶粒细化作用使晶粒尺寸细化。试样热循环作用后,对试样的能谱分析结果表明,析出相微区成分相近,以Fe元素为主要成分,可推测形成了Fe,Cr,Mo碳化物析出相。

热处理状态对2.25Cr1Mo钢断裂韧度和裂纹扩展速率的影响

分析了不同热处理状态对2.25Cr1Mo钢断裂韧度(KIJC)和裂纹扩展速率(da/dN)的影响。结果表明,经730℃回火后2.25Cr1Mo钢的断裂韧度有较大的提高,裂纹扩展速率则无明显变化。

某船用2.25Cr1Mo钢中P-Mo的晶界共偏聚研究

P元素在晶界的偏聚被认为是导致钢回火脆性的一个重要的原因。Mo作为合金元素会减轻钢的回火脆性。然而,通过对晶界处元素的俄歇测定发现,2.25Cr1Mo钢中P与Mo在晶界处存在共偏聚现象。

焊接热循环峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢断口形貌的影响

采用焊接热模拟方法、金相分析和扫描电镜试验,研究了不同峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢焊接热影响区显微组织及断口形貌的影响。结果表明,峰值温度分别为750与850℃时,断口形貌为韧窝断裂。峰值温度为1000℃时,韧窝数量更多且分布均匀。峰值温度分别为1200与1320℃时,断口形貌为解理断裂。断裂方式从韧窝型变为解理型。

2.25Cr1Mo厚壁换热器筒体焊缝裂纹的现场修复

介绍2.25Cr1Mo厚壁换热器筒体焊缝开裂情况,分析其开裂原因,阐述消缺修复的施工要点。

铸态2.25Cr1Mo0.25V钢的高温热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对铸态2.25Cr1Mo0.25V钢在不同温度(950℃,1 050℃,1 150℃,1 250℃)不同应变速率(0.005 S-1,0.01 S-1,0.1 S-1)的条件下做热压缩试验,得到不同条件下的应力应变曲线,并分析热力学参数对曲线的影响。结果表明,随着形变温度的升高和应变速率的减小,流变应力减小,峰值应力和应变降低;确定了热变形激活能和建立了本构方程。