20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢的多相流损伤行为

对水轮机用金属材料20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢进行了旋转圆盘仪空蚀和冲刷磨损单元和组合多相流损伤实验.结果表明, 20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用损伤累积质量损失-时间曲线均呈线性关系,空蚀和冲刷磨损联合作用对材料所造成的损伤显著高于空蚀和冲刷磨损单独作用,空蚀和冲刷磨损的交互作用在空蚀和冲刷磨损联合作用中起重要的作用;在空蚀和冲刷磨损联合作用中,液体空化及随后的空泡溃灭改变了流体中固相颗粒的运动方向,引起固相颗粒的流速增加和攻角改变,从而加剧了固相颗粒对材料表面的损伤.

显微组织对0Cr13Ni5Mo不锈钢高周疲劳的影响机制

为揭示显微组织对低碳马氏体高强韧不锈钢疲劳损伤的影响规律,选取两种不同的工艺对0Cr13Ni5Mo钢(退火态)进行热处理:工艺1,淬火(1 050℃保温1 h,油冷)+回火(650℃保温2 h,空冷);工艺2,淬火(1 050℃保温1 h,油冷)+回火(700℃保温2 h,空冷)。用光学显微镜(OM)和电子显微镜(SEM)对不同热处理工艺下试板的显微组织、疲劳断口进行分析,通过拉伸、冲击和高周疲劳试验测试试板的力学性能。结果表明:两种热处理工艺下试板的组织均为板条状回火马氏体+逆变奥氏体+颗粒状碳化物,工艺2的显微组织中逆变奥氏体的量大大减少;试板经两种热处理后冲击功均大幅提升,工艺1试板的冲击功最大,为86 J,抗拉强度、屈服强度、高周疲劳极限均最高,分别为956.11、746.19、480 MPa;试样的S-N曲线在107周次左右时会出现平台,且当疲劳寿命小于107周次时,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随载荷的降低而增加;高周疲劳断口可以分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区。

超声滚压静压力对0Cr13Ni5Mo不锈钢残余应力和粗糙度的影响

为了改善0Cr13Ni5Mo不锈钢的综合性能,采用超声滚压技术对其进行处理,并通过试验和数值模拟的方法研究了不同超声滚压静压力对其残余应力和粗糙度的影响。结果表明:在50~250 N的静压力区间内,残余应力随着静压力的增大而增大,模拟结果与试验结果的误差保持在9%以内;在250 N的静压力下,试验测得最大残余压应力为-579.15 MPa。模拟结果显示:残余应力分布宽度随着静压力的增大而增大,但增长幅度逐渐降低,在250 N的静压力下获得了最大的残余应力分布宽度,为8.5 mm;在50和100 N的静压力下,残余应力深度约为1 mm;在150、200和250 N的静压力下,距表层3 mm处仍然存在残余压应力,为使材料获得较高的残余压应力,同时考虑经济效益,推荐使用150 N的静压力。在50~250 N的静压力区间内,随着静压力的逐渐增大,材料表面粗糙度逐渐降低,在250 N的静压力下材料的表面粗糙度相比较于原表面降低约89%。模拟获得较小粗糙度值的最优静压力参数区间为200~300 N。

高强无磁不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N的热加工特性

利用Gleeble 3800热模拟机对奥氏体不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N进行热压缩实验,研究该钢种的高温变形与应变速率以及温度的关系,建立了双曲正弦本构方程,最终得到其热激活能为679.58 kJ/mol,应变速率因子Z=εexp(679580/R T)。实验结果表明,在950~1200℃,0.01~10 s^(-1)条件内,材料变形过程均发生动态再结晶,在950℃,应变速率为0.1 s^(-1)条件下,再结晶开始的变形量为10%。流变应力随温度升高及应变速率降低呈现明显下降趋势,由950℃、10 s^(-1)时的326 MPa降低至1200℃、0.01 s^(-1)时的75 MPa。结合微观组织分析及锻造试验,对压缩试样开裂问题进行深入探究,结果表明晶界处碳、氧化物的聚集恶化晶界塑性,导致热变形过程中在该处形成裂纹源并逐步扩展。通过热处理和热变形试验,确定Cr21Ni13Mn5Mo2N电渣锭在1170℃固溶6 h后晶界碳、氧化物消除,电渣锭晶界处结合力明显提升,成功消除锻造开裂问题,实现锻造成材率大幅提升。

04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢焊接接头微观组织及性能研究

为提高04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢和20MnMoNb高强钢的焊接效率和其焊接机理,采用手工钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对同等厚度的两异种材料进行焊接,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线分析仪和硬度计等,研究了04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种金属焊接接头微观组织和力学性能。结果表明:采用TIG+SMAW焊接可以实现04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢的有效焊接;焊缝区域组织为γ相,从底部垂直于熔合线向上生长,Ni,Cr,Mo,Fe四种元素含量从04Cr13Ni5Mo侧向20MnMoNb侧均呈明显的梯度分布特征;接头的抗拉强度略低于两侧母材,达到04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢的92%,达20MnMoNb母材的98.2%,断裂类型为解理断裂+韧性断裂的混合型断裂;焊缝区域的硬度较两侧母材高,冲击吸收能量介于76.3~84.9 J之间。该研究对TIG+SMAW组合焊接在超级马氏体与高强钢焊接领域推广应用奠定一定的基础。

深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及力学性能的影响

为了研究深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及性能的影响,将试样分为6组,通过改变不同深冷时间(0、12、18、24、30、36 h)分别测试各组试样的拉伸性能及硬度的变化情况,观察各组试样的金相显微组织及拉伸断口形貌。结果表明:合适的深冷参数促使残余奥氏体向马氏体转变,并使晶粒得到细化,从而使材料强度及硬度得到了提升。当深冷时间为18 h时,试样的力学性能取得了最佳值,其抗拉强度与屈服强度分别达到了1109.0和937.7 MPa,硬度达到了36.8 HRC。

冷轧变形量对00Cr17Ni13Mo2N不锈钢组织和硬度的影响

对固溶态00Cr17Ni13Mo2N不锈钢进行了不同变形量的冷轧试验,采用OM、XRD、硬度测试等研究了不同冷轧变形量对不锈钢组织与硬度的影响。结果表明:固溶态00Cr17Ni13Mo2N钢组织为单一奥氏体组织。经不同变形量冷轧后钢发生了形变诱导马氏体相变,随着冷轧变形量的增加,钢中α’-马氏体体积分数逐渐增加,钢的硬度逐渐提高。轧制变形量80%的钢中α’-马氏体体积分数达到了70.6%,硬度达到421 HV,比固溶态试验钢硬度提高了152.1%。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢静子叶片热处理工艺模拟

基于实测的0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的基础参数,采用热处理工艺仿真软件对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢压气机静子叶片进行了加热和冷却过程的数值模拟。揭示了静子叶片热处理过程中的三维温度场、组织场和应力应变分布随时间的变化。对残余应力的模拟结果和实测结果进行了对比。结果表明:数值模拟能较准确地预测淬火后0Cr16Ni5Mo1钢静子叶片残余应力的变化趋势,但预测应力大小的准确度仍有待提高。

ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢模拟焊接HAZ组织与性能

建立ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢焊接热影响区 (HAZ)CCT图 ,模拟不同焊接热循环条件下热影响区组织并对其硬度、冲击韧度及金相组织进行研究。结果表明 ,热影响区只发生A→M相变 ,相变开始点Ms 基本不受冷却速度的影响 ;随冷却速度的降低 ,硬度略有下降。与母材相比 ,模拟热影响区的硬度有较大幅度提高 ,冲击韧度有较大幅度下降 ;冷却速度对硬度和冲击韧度影响不大。在模拟多层多道焊接热循环的条件下 ,层道间的热处理作用不明显 ,5 90℃焊后热处理是使热影响区冲击韧度得以恢复的必要途径。

ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢的铸态高温力学性能测试研究

应用Gleeble热模拟实验机,将试棒加热升温到奥氏体化温度并保温,然后再降至测试温度,得到了ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢奥氏体状态下的高温力学性能参数。与直接将试棒加热至测试温度所测试的高温力学性能对比,发现两者在400℃-800℃之间弹性模量和屈服应力存在很大差别,前者弹性模量高,屈服应力低。在铸造过程应力场数值模拟中,应根据凝固过程中的组织变化,选择相应组织的高温力学性能用于计算。

循环相变对00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢晶粒细化和力学性能的影响

研究了00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢(/%:0.009C、13.28Cr、7.37Ni、5.36Co、3 59Mo、0.66Ti)经4次860℃15 min水冷循环处理的细化晶粒工艺对力学性能的影响。以1 100℃1 h固溶处理的组织为原始组织,经3～4次循环相变处理后,马氏体时效不锈钢的晶粒尺寸由180μm细化至10μm的细小等轴晶粒。与传统1 100℃1 h固溶+450℃9 h时效工艺相比,经1 100℃1 h固溶+860℃15 min水冷α′(?)γ循环相变+450℃9 h时效的钢的屈服强度σ_(0.2)由1 420 MPa提高至1 560 MPa,伸长率δ由12.6%提高至14.9%。

00Cr13Ni5Mo焊丝焊接1Cr13马氏体不锈钢的组织与性能

应用不锈钢焊丝00Cr13Ni5Mo对1Cr13马氏体不锈钢进行焊接实验,并对其焊缝及热影响区的金相组织进行了观察分析,对焊接试样的维氏硬度、抗拉强度进行了测量。结果表明,焊缝处为整齐排列的细柱状晶组织,晶间残余奥氏体均匀交替分布,同时基体上弥散分布着碳化物和粗大的合金化合物质点,晶粒度6级;焊缝组织均匀,强度高,焊接性能好。

0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性

分析了 0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性。通过抗裂性试验、复合板补焊及复合板对接焊、焊接工艺评定 ,提出了该复合板配套的焊接材料及可行的焊接工艺 ,按此工艺焊接的 0Cr13Ni5Mo/Q345C复合钢板接头的力学性能满足技术指标的要求。

时效处理对00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢组织及耐蚀性的影响

采用动电位极化曲线、均匀腐蚀全浸试验研究了50 kg真空感应炉冶炼的00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢（/%：0.007C,13.23Cr,7.02 Ni,5.06Co,3.72Mo,0.96W）1100℃1 h固溶,450~510℃8 h时效后的耐蚀性能,通过金相显微镜、透射电镜、XRD分析了马氏体时效不锈钢的组织。结果表明,随时效温度升高时效过程析出R相增加,导致钢的耐点腐蚀性下降,同时由马氏体逆转变的奥氏体数量增加,可改善该钢的耐腐蚀性能。00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢适宜的热处理工艺为1100℃1 h固溶＋470℃8 h时效,其年腐蚀速率为1.259 0μm/a,点蚀击穿电位为252 mV。

超低碳马氏体时效不锈钢00Cr13Ni7Co5Mo4W的组织和性能

试验用00Cr13Ni7Co5Mo4W钢(/%:0.007C,13.23Cr,7.02Ni,5.06Co,3.72Mo,0.96W)由50 kg真空感应炉熔炼,铸成10 kg锭,锻成55 mm×55 mm方坯并轧成3 mm×60 mm带材。利用热力学计算软件ThermoCalc分析该钢的析出行为,并采用金相显微镜、透射电镜和动电位极化法,研究了该钢的组织结构、力学性能和腐蚀性能。结果表明,R相是马氏体时效不锈钢在时效处理过程中的主要强化相;为获得细小、弥散的R相和良好的强韧性配合,确定最佳热处理工艺为1 100℃固溶+490℃时效,钢的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为1 320MPa、1 450 MPa和10.8%;马氏体时效不锈钢00Cr13Ni7Co5Mo4W点蚀击穿电位为230 mV,人工海水中年平均腐蚀率为1.51μm/a,具有较好的耐腐蚀性能。

固溶温度对00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢组织和耐点腐蚀的影响

通过显微组织分析、动电位极化曲线和均匀腐蚀全浸试验研究了00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢固溶温度1 050~1150℃对该钢组织和人工海水中的耐蚀性的影响。结果表明,固溶温度影响马氏体时效不锈钢的组织均匀性和晶粒尺寸,进而影响该钢的抗点腐蚀能力;00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢适宜的固溶温度为1 100℃,经1 100℃1 h固溶处理后,其年腐蚀速率仅为1.09μm/a,击穿电位为300 mV。

0Cr16Ni5Mo低碳马氏体不锈钢的热变形行为及其热加工图

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行高温压缩实验,研究0Cr16Ni5Mo低碳马氏体不锈钢在变形温度为900-1150℃、应变速率为0.01-10s-1条件下的热变形行为。采用双曲正弦模型确定了该材料的热变形参数随应变量的变化规律,建立了相应的热变形本构方程。根据动态材料模型建立并分析了其热加工图,同时观察了变形组织。结果表明：在热压缩过程中,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而增加,变形条件对材料的组织结构有较大影响。材料热变形参数与应变量之间可采用四次函数关系式表示,并且具有很好的相关性,获得了该材料的最佳热变形工艺参数范围为：变形温度980-1150℃,应变速率0.01-0.2s-1。

马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al的腐蚀性能

研究了马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al的腐蚀性能,即应力腐蚀敏感性、抗氧化性能和抗盐雾腐蚀性能等。研究表明该钢具有较好的抗应力腐蚀性能,其应力腐蚀断裂形貌为穿晶、解理断裂,并有二次裂纹。500℃抗氧化性能很好,属于完全抗氧化级。抗盐雾腐蚀性能较好,经500h盐雾腐蚀试验,试样表面只有轻微的锈蚀,腐蚀速率较低。

电站汽动给水泵0Cr13Ni4Mo不锈钢主轴断裂失效分析

某300 MW火电机组运行中发生汽动给水泵0Cr13Ni4Mo不锈钢主轴断裂事故。通过化学成分分析、力学性能测试、显微组织分析及断口形貌分析等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明:给水泵主轴断裂是由于其表面镀铬处理使得镀铬层内形成众多垂直于轴基体的微裂纹,不仅降低了材料的疲劳强度,并为轴体开裂提供了众多的裂纹源,这些微裂纹在扭转循环载荷作用下向基体内部不断疲劳扩展直至断裂。

清水和含沙水中20SiMn和0Cr13Ni5Mo钢的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验机对两种主要的水轮机用金属材料进行了清水和含沙水条件下的空蚀行为研究．结果表明，高 硬度的０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢抗清水和含沙水的空蚀性能均显著高于低硬度的２０ＳｉＭｎ低合金钢．在清水空蚀中０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ 不锈钢均匀脱落，而 ２０ＳｉＭｎ低合金钢不均匀脱落，表面出现明显的空蚀坑.空蚀和沙子冲蚀磨损的联合作用使得两种材料在含 沙水中的空蚀失重显著高于清水空蚀． ０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢在含沙水中的空蚀孕育期显著缩短．