高Cr铸造镍基高温合金K4648凝固行为的研究

采用等温凝固淬火工艺与差热扫描量热相结合的方法对高Cr铸造镍基高温合金K4648的凝固过程进行研究,得到合金在不同温度下的等温凝固组织、相析出顺序图和凝固特性曲线。结果表明:K4648合金的液相线温度为1340℃,由DSC确定的宏观固相线(3.1%残余液相,体积分数,下同)和等温凝固法确定的微观固相线(0.5%残余液相)温度分别为1248和1180℃。K4648合金固、液相线温度范围内的初生相主要为MC碳化物和α-Cr相,它们的析出温度分别为1310和1190℃。初生α-Cr相固溶30%(原子分数)以上的Ni,显微硬度是基体的3倍,是一种脆性相。凝固过程中Cr的严重枝晶间偏析促进了该相的形成,初生α-Cr相在铸造过程中应加以控制。

高Cr铁素体耐热钢连续冷却相变行为

基于传统高Cr铁素体耐热钢系的合金成分,对合金元素进行了一定范围内的调整,设计出一种新型高Cr铁素体系耐热钢。该钢的回火组织主要为大量板条马氏体+少量铁素体组成。在差分膨胀仪上测定了不同冷却速度新钢的热膨胀曲线,进而制定该钢种的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,随着冷却速度升高,相变点降低,马氏体板条宽度变小,铁素体由连续长条状向多边形结构和短条状转变,硬度值升高。

高Cr含量镍基合金涂层的电弧喷涂制备及其抗氧化性能研究

目的提高高温环境下电厂设备及构件的抗高温氧化性能。方法采用电弧喷涂工艺在Q345钢表面制备高Cr含量镍基合金涂层,对涂层在750℃条件下的抗氧化行为与氧化机理进行了研究,并与未喷涂涂层的Q345钢基体的氧化行为进行了对比分析。结果 750℃高温循环氧化增重试验表明,涂层试样的氧化动力学曲线呈抛物线型,经过非线性拟合,符合抛物线方程ΔW=2.51t0.22,而无涂层基体试样的氧化动力学曲线趋于直线式增长。对氧化前后的涂层试样进行扫描电镜和X射线衍射分析显示,高温下涂层表面生成了连续的Cr_2O_3、NiO等氧化物以及具有尖晶石结构的NiCr_2O_4,这些相均匀致密地分布在涂层中,能够有效地阻碍氧原子侵入基体,抑制氧化过程的持续进行。结论采用电弧喷涂方法在Q345钢表面制备的高Cr含量镍基合金涂层,在高温下表现出良好的抗氧化性能,可有效提高Q345钢制构件的使用温度和工作寿命。

高Cr高温合金中α-Cr相的析出方式

通过对高Ｃｒ高温合金ＩＮＣＯＮＥＬ７１８和ＩＮＣＯＮＥＬ６２５在长期时效过程中α－Ｃｒ相析出方式进行详细的微观组织分析、结果认为，随着时效时间的延长，ＩＮＣＯＮＥＬ７１８合金中大部分α－Ｃｒ相随着δ相的析出长大依附于δ相的界面析出，而ＩＮＣＯＮＥＬ６２５合金中α－Ｃｒ相则主要依附晶界Ｍ６Ｃ碳化物相界面析出，少部分依附于δ相析出，其原因可能与Ｃｒ在δ相和Ｍ６Ｃ碳化物 中的溶解度随温度的下降而迅速下降有关．

Fe基高Cr激光熔覆涂层CO_2腐蚀行为研究

采用电化学工作站测试了激光熔覆Fe-20Cr、Fe-30Cr、Fe-40Cr涂层在含CO2饱和地层水中的腐蚀行为,研究了温度和Cl-浓度对其腐蚀的影响规律,并与P110套管钢进行了对比。通过对涂层进行X射线衍射(XRD)分析,解释了涂层Cr含量不同时耐蚀性的差异。结果表明:随温度升高,涂层钝化区间变窄,耐蚀性随温度升高而降低;当温度为85℃时,涂层具有比P110钢更低的腐蚀倾向和更优异的抗点蚀性;Cl-浓度与耐蚀性存在一临界值,当Cl-浓度达1 mol/L时,腐蚀性最强。低Cr含量的Fe-20Cr涂层具有较高的耐蚀性,随着Cr含量的增加,Cr23C6、Cr7C3等碳化物在晶界处析出,产生晶体贫铬区,进而降低了高Cr含量涂层的耐蚀性。

焊后热处理对高Cr铁素体耐热钢焊接接头的影响

研究了焊后热处理(PWHT)保温时间的变化对新型高Cr铁素体耐热钢焊接接头焊缝的组织形态,焊接接头的拉伸性能以及沉淀相的分布、颗粒尺寸等的影响。结果表明,随着保温时间的延长,马氏体板条尺寸逐渐增加,位错密度降低,组织发生了再结晶;大部分的M23C6沉淀相位于晶界/亚晶界,且颗粒尺寸比晶内的大得多,并逐渐粗化长大,几乎观察不到MX相的变化;焊接接头的拉伸性能随保温时间的延长逐渐升高,但受组织回复和再结晶的影响,增长速率逐渐降低。

高Cr微渣堆焊耐磨焊条的研制

对高Cr微碴堆焊耐磨焊条进行了研究,解决了焊条的各种工艺性能,使焊缝金属具有超高硬度和好的耐磨性,该焊条熔敷效率高,焊道上仅有微渣,达到了多层多道焊不需敲渣的目的。

加热速度对高Cr铁素体耐热钢奥氏体化动力学的影响

通过高精度差分膨胀仪记录了高Cr铁素体耐热钢在不同的加热速度(10,100,500,2000℃/min)下的线膨胀量,获得其在奥氏体化过程中的相关动力学信息,并利用等时转变动力学模型解析式拟合了试样在奥氏体化过程中奥氏体的转变体积分数随温度变化的实验曲线。根据动力学参数的拟合结果得出,在连续加热过程中,奥氏体晶核的形成以及其随后的长大过程分别主要由碳原子在铁素体中和奥氏体中的扩散所控制。

高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律

为探究高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律,通过采用光镜与透射电镜显微组织分析方法,对高Cr铁素体耐热钢单次和二次高温热循环加热后基体组织和沉淀相的演变规律展开研究,从而为第4类裂纹萌生微观机制的研究提供试验依据.结果表明:高温热循环加热后,奥氏体相分数都随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势,在峰值温度1,100,℃处达到最大;M_(23)C_6碳化物在峰值温度达1,100,℃后全部溶解,而MX碳化物在峰值温度达1,300,℃后才全部溶解,且MX的尺寸在不同热循环过程中基本保持不变;马氏体板条宽度随着峰值温度的升高而增加;沉淀相的溶解和δ-铁素体的形成对基体的硬度有明显影响.

铁路车辆用高Cr耐蚀钢的组织和性能

利用热轧实验研究了高Cr耐蚀钢的显微组织和力学性能,并利用周期浸润腐蚀实验研究了其在模拟工业大气环境下的腐蚀演化及电化学腐蚀行为。结果表明：高耐蚀钢的显微组织主要为铁素体＋贝氏体,屈服强度为460 MPa,抗拉强度为678 MPa,伸长率为24%;高耐蚀钢具有优异的抗腐蚀性能,相对腐蚀速率为27%;实验钢的腐蚀产物均为α-Fe OOH、γ-Fe OOH和Fe3O4的混合物,但相对含量不同;Cr元素富集于锈层裂纹、孔洞中,有利于致密均匀锈层的形成,阻挡腐蚀介质;高耐蚀钢的自腐蚀电位随腐蚀时间增加而提高,自腐蚀电流密度下降,而Q345B钢由于锈层疏松,自腐蚀电位及电流均呈相反的趋势。

高Cr铁素体耐热钢时效过程中的组织演变与力学性能研究

研究了高Cr铁素体耐热钢时效过程中的组织演变与力学性能。600℃时效后(最长至3 000 h),高Cr铁素体耐热钢在室温和600℃下的拉伸强度随时效时间基本不变;增加耐热钢中的W含量可以提高时效前后的600℃高温拉伸强度,添加Co则无显著影响;耐热钢的室温冲击功在500 h的短时时效后快速降低,随后逐渐趋于稳定,加Co可以提高该水平;Laves相的形成是耐热钢冲击功快速降低的主要原因,其向晶界的聚集还会引起冲击断口上沿晶断裂的发生;在相同时效时间下,加Co、增W会促进Laves相的形成,增大Laves相的体积分数;耐热钢中不加Co和降低W含量可以有效抑制时效过程中Laves相的形成,从而维持耐热钢的冲击功基本不变。

激光熔覆Fe基高Cr涂层组织及抗CO_2腐蚀性能研究

采用激光熔覆方法制备了Fe-20Cr、Fe-30Cr、Fe-40Cr共3种不同Cr含量的Fe基涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了涂层的微观组织和物相,借助电化学工作站测试了涂层在含CO2饱和地层水中的腐蚀行为,并与P110套管钢进行了对比。结果表明:激光熔覆Fe基含Cr涂层皆为冶金结合,熔覆层质量良好。在地层水中通入CO2后3种涂层腐蚀趋势变大,但由于表面疏松CaCO3和MgCO3产物的形成,抑制了涂层的腐蚀。低Cr含量的Fe-20Cr涂层具有较高的耐蚀性。Cr含量增加时,由于Cr23C6、Cr7C3等碳化物在晶界处析出,产生晶体贫铬区,进而降低了高Cr含量涂层的耐蚀性,但碳化物析出提高了涂层的硬度。

高Cr铸铁大平板亚临界热处理工艺的探讨

介绍了高Cr铸铁的亚临界处理方法，并以w（Cr）17％的高Cr铸铁大平面端衬板为对象，探讨了亚临界处理获得所需硬度的可能，以及亚临界处理对铸态组织要求和热处理工艺参数的作用规律。结果表明，在铸态基体组织主要为珠光体条件下，调整亚临界处理的温度和时间并不能有效提高铸件的硬度；最后通过将w（Mn）量提高到1．5％～1．8％，w（Si）量降低至0．4％．0．8％，使铸态基体以奥氏体为主，在550℃下保温6h的亚临界处理工艺下，使43-47HRC的铸态硬度提高到52．54HRC，改善了产品的抗磨性能，且相对于淬火处理减少了能源消耗，也避免高温处理易引起变形的缺点。

深冷处理对高Cr铸铁组织和耐磨性的影响

采用XRD、磁性法、硬度测量和磨损试验等方法研究了深冷处理对3Cr14Mn3MoV2高Cr白口铸铁显微组织和耐磨性的影响。结果表明,在去稳加空冷和去稳加深冷处理过程中,随着加热温度(900～1 150℃)的升高,试样的硬度先升高后下降,并在1 000℃时达到最高值,深冷处理试样的硬度比深冷处理前明显提高,而且基本稳定在65 HRC左右;深冷处理使高Cr铸铁的残余奥氏体量大大下降,并且有二次碳化物析出,因此深冷处理使高Cr铸铁具有更高的耐磨性。

提高高Cr铸铁泵用铸件质量的措施

介绍了叶轮、护套和板类等高Cr铸铁件在生产过程中出现的问题。针对这些问题,采取以下措施:规范和改进砂型、砂芯涂料涂刷打磨工艺,改善砂型(芯)的粗糙度,防止粘砂缺陷的产生;根据铸件的大小调整树脂和固化剂的加入量,提高砂型强度,防止砂型(芯)开裂,避免跑火现象的发生;采用模型定位限位,提高铸件的加工面及非加工面的精度;改进熔炼过程的管控和浇冒口系统,提高铸件的内在质量。上述工艺改进不仅降低了铸件的废品率,还节约了生产成本,取得了较大的经济效益。

高Cr铸铁磨辊的生产工艺

介绍了磨辊铸件结构及技术要求.通过设计恰当的化学成分,采用开放式浇注系统和近似椭圆形冒口以及采用碱性酚醛树脂砂造型,浇注温度控制在l 380～1 400℃,并且严格按照工艺要求进行操作,最终生产的铸件硬度高、外观好、尺寸合格,硬度值达到60 HRC以上.此外,由于采取倾斜浇注的方法,大大提高了工艺出品率.

日本油气开发用高Cr高耐蚀无缝管研究现状

油气环境日益恶化,苛刻的服役条件要求管材具有优异的抗H2S和CO2腐蚀性能。日本新日铁住金和JFE公司针对不同井况环境,以13Cr油套管为基础,不断扩充高Cr不锈钢无缝管产品系列,开发了11Cr、12Cr、15Cr、17Cr等具有不同产品特点的高Cr高耐蚀无缝管,增加了高附加值产品。

高Cr热作模具钢的性能研究

通过成分设计及优化,自主研发了高Cr热作模具钢,并对其各项性能进行了测试。结果表明,其各项性能指标均超过了国内同类型钢种Y4,接近于国外进口钢种H13。其中氧化质量增加和热稳定性等部分性能超过了H13钢种,达到国际先进水平。

大型高Cr铸铁护套的铸造工艺

介绍了大型高Cr铸铁护套的铸造工艺：（1）确定化学成分为W（C）2．6％～2．9％，w（Si）≤1．0％，w（Mn）0．5％～1．0％，W（P）≤0．08％，W（S）≤0．08％，W（Cr）26％～30％，W（Ni）0．8％～1．0％；（2）采用碱性酚醛树脂砂造型，铸件外部和内腔全部采用砂芯组合形成、分型面设在铸件中部；（3）采用顺序凝固原则，在铸件最高部位设置顶冒口，不易放顶冒口的部位设置侧冒口；浇注温度为1360～1410℃，浇注时间为4-5min。生产结果表明：铸件外表良好、冒口部位无明显缩孔缩松；磁粉探伤，未发现缺陷；尺寸测量合格，热处理后硬度在58～60HRC。

高Cr白口铸铁破碎机锤头的研究及应用

为降低高Cr白口铸铁破碎机锤头的生产成本，在不加Mo仅加质量分数0．3％的C的条件下，采用含有Ti、B、RE的变质剂进行变质处理以及油中淬火的热处理工艺，细化了共晶组织及初晶碳化物，得到了马氏体基体，破碎机锤头的硬度达到63～67HRC，冲击值在15～20J／cm^2，提高了锤头使用寿命。