焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

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。

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%。

回火温度对CMT增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响

水轮机叶片的制造工艺与质量直接关系到其服役寿命与运行安全,利用CMT电弧增材制造技术,在固定的热输入、层间温度等焊接工艺参数下,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、0℃冲击试验和硬度试验等方法,研究了回火温度对CMT电弧增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响。结果表明,CMT电弧增材制造的0Cr13Ni4Mo不锈钢材料经过不同的温度回火,其显微组织都是典型的板条马氏体。随着回火温度升高,马氏体位相减弱,大量相邻马氏体板条界融合,马氏体板条合并的趋势加剧,逆变奥氏体含量增多。冲击试样以韧性断裂为主,断口处韧性断裂特征明显,分布有大量韧窝。借助扫描电镜能够清楚地观察到韧窝底部的夹杂物,EDS分析表明该圆形粒子主要为Mn、Si氧化物。冲击韧性随回火温度升高而升高,硬度先升高后降低。综合研究表明,经610℃回火处理并保温8 h的试样综合力学性能优异,满足工程实际需求。

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。

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。

一种新型水轮机用铸造低碳马氏体不锈钢ZG06Cr10Ni4Mo

将典型的水轮机用低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo(相当于ASTM的CA6NM)中的Cr含量降低至8.5%～11.5%,形成一种新型水轮机用铸造低碳马氏体不锈钢ZG06Cr10Ni4Mo。给出了ZG06Cr10Ni4Mo成分范围、热处理规范、显微组织、力学性能要求以及不同的热处理工艺与力学性能之间的关系。同时给出了ZG06Cr10Ni4Mo及其他水轮机用不锈钢的抗空蚀性能和电化学性能。

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。

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。

超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo力学性能与抗磨蚀性能试验

通过扫描电镜、透射电镜、硬度与冲击试验以及冲刷磨损试验,对超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo在8种不同热处理工艺下的力学性能与抗磨蚀性能进行了研究。结果表明：00Cr13Ni4Mo钢在550～650℃回火后产生逆变奥氏体,逆变奥氏体降低了材料的强度与硬度,增加了材料的韧性;00Cr13Ni4Mo钢的抗磨蚀性能主要与硬度有关,而与其冲击韧性关系较小;从材料性能和经济性综合考虑,00Cr13Ni4Mo钢最佳热处理工艺为1 050℃/9h正火＋550℃/6h一次回火处理。

氮合金化对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo回火性能的影响

测定了控氮00Cr13Ni4Mo(S13-4N)与低氮00Cr13Ni6Mo(S13-6)的性能,对比分析了氮元素对00Cr13Ni4Mo的强度、韧性、耐蚀性的影响。力学性能测试结果表明,回火温度≤550℃时,控氮的S13-4N比低氮的S13-6的强度更高,韧性更低;回火温度≥550℃时,规律逐渐变得相反;S13-4N在450℃左右出现回火脆性现象。电化学测试结果表明,S13-6的耐点蚀性能优于S13-4N。XRD和EBSD结果表明,两种钢在550℃以上温度回火时出现逆变奥氏体,600℃附近含量达到最大值,此时的韧性最佳,S13-6中的逆变奥氏体总量多于S13-4N,但形态不同。分析认为:氮比镍稳定奥氏体的能力强,而镍形成逆变奥氏体的能力则更强,逆变奥氏体的含量和稳定性对韧性的影响很大;S13-4N的450℃回火脆性主要是由于碳化物和氮化物的析出引起的。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢奥氏体晶粒生长行为

研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的奥氏体化相变及加热与等温过程中晶粒的生长行为。结果表明:加热速率对实验钢奥氏体化相变的开始(As)与结束(Af)温度影响显著,随着加热速率增加,相变温度呈明显上升趋势;实验钢的奥氏体化过程存在严重的组织遗传,导致得到粗大的晶粒;在进一步升温过程中,新的奥氏体晶粒会在原奥氏体晶界自发再结晶形核并长大;新晶粒在等温过程中的生长行为可用动力学模型D^(6.6)=1.883×10^(20)t^(1.617)e^((-353691.03/RT))进行描述。

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。

ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢力学性能研究

通过热模拟试验研究一次正火、两次回火热处理条件下,正火温度、正火冷却速度、一次回火温度、二次回火温度及回火时间对ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢性能的影响。试验结果表明,ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢在1040℃正火时强度和塑性较好,正火冷却速度快和一次回火温度高有利于屈服强度的提高,但一次回火温度升高降低了抗拉强度,二次回火温度升高和回火时间增加均不利于强度的提高。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢奥氏体化动力学研究

采用膨胀试验研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢以0.05~10℃/s的速率连续加热时的相变动力学。结果表明:随着加热速率的增大,奥氏体化温度显著升高。利用杠杆定律计算获得了0Cr16Ni5Mo1钢中奥氏体生成量与加热温度之间的关系,采用Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)方程描述了钢的奥氏体化过程,并对相变动力学参数进行了拟合,得到奥氏体化相变激活能Q约为3.737×10^(5) J/mol,J-M-A指数n约为0.90543,指前因子lnk 0约为40.731,确定了0Cr16Ni5Mo1钢的奥氏体化动力学模型。基于非等温J-M-A方程绘制了等温奥氏体化动力学曲线和TTA(time-temperture-austenite transfor mation)图,可用于计算形状复杂零件连续加热的奥氏体化过程。

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。

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。

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。

VOD冶炼工艺在马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo上的应用

介绍了EAF+LF+VOD工艺冶炼三峡水轮机叶片用ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的过程。EAF采用优质原材料有效控制P含量;LF调整成分、温度、脱硫;VOD精炼控制吹氧真空度、吹氧强度、氧枪高度、氩气流量等工艺参数,并结合氧势图和废气温度准确判断停吹氧时间。结果表明,产品最终[C]=0.033%,VOD过程降C速率达到每分钟0.01%,Cr回收率达到93%,气体含量也达到了较低水平,[N]=34×10-4%,[H]=1.7×10-4%,[O]=36×10-4%。