1Cr13Mo马氏体不锈钢的焊接工艺研究

1Cr13Mo不锈钢是以马氏体组织为基体的不锈钢,具有很好的力学性能,但是其焊接性能较差,在一定程度上了限制了其应用。本文在研究1Cr13Mo不锈钢焊接特性的基础上,提出了其焊接的工艺方案,大大提高了焊接的成品率和焊接质量,具有很大的借鉴价值。

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。

层间温度对CMT电弧增材制造2Cr13不锈钢薄壁件成形及组织和性能影响

该文利用冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)技术,使用电弧丝材增材制造系统制造2Cr13马氏体不锈钢单道多层薄壁试样,并研究了不同层间温度(100℃,150℃和200℃)对薄壁试样表面成形,微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,较高的层间温度会使得薄壁成形件整体温度升高,散热状况变差,熔池高温存在时间增长,熔融金属流动性增强,最终导致成形件表面变差甚至塌陷。成形件中部组织在经历反复加热和冷却过程后,主要由极为细长的板条马氏体组成,并伴有少量铁素体以及沿铁素体晶界析出的碳化物。靠近重熔区位置由于熔池的热作用会导致马氏体组织过热而发生相变,形成密集的铁素体。随着层间温度减小,成形件晶粒尺寸和分布更为细小均匀;另外,弥散分布在铁素体晶界上的碳化物阻碍位错运动,两者的共同作用使得显微硬度和抗拉强度随层间温度降低而升高,同时拉伸试样的断后伸长率也随之增大。拉伸断裂形式均为韧性断裂,随着层间温度的减小,同取样方向上拉伸试样断口尺寸越来越大,韧窝也越来越深。

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。

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。

1Cr11Ni2W2MoV不锈钢气体渗氮工艺研究

研究了1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢气体渗氮工艺参数对试样尺寸变化的影响,讨论了固溶冷却介质对其钝化膜形成与气体渗氮的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和X-ray衍射仪分析了渗氮层组织和物相,利用显微硬度计检测了其硬度,采用中性盐雾试验评价了钝化膜形成能力。结果表明:1Cr11Ni2W2MoV不锈钢固溶油淬时,其中性盐雾试验24h时发生表面锈蚀现象。在600℃×12h气体渗氮时,渗氮层由Fe_(2-3)N与Fe_(4)N相为主和少量CrN相组成,渗层硬度950HV0.1以上,渗层厚度≥260μm。采用固溶水淬时,中性盐雾试验72h未发现表面锈蚀现象,其渗层深≤10µm,表明固溶快速冷却有利于提升马氏体不锈钢表面钝化膜形成能力。

淬火温度对12Cr13马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响

对12Cr13马氏体不锈钢分别在900、950、1000和1050℃奥氏体化75 min后水淬。随后采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计检测了钢的显微组织和硬度。结果表明:从900、950、1000和1050℃淬火的12Cr13钢的原奥氏体晶粒尺寸相应为21、21、34和55μm,在1000℃以上温度奥氏体化时,钢中碳化物几乎完全溶解于奥氏体,奥氏体晶粒明显变粗;从950℃淬火的12Cr13钢的硬度最高,为481 HV0.5。

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%。

冷却速率对60Cr13马氏体不锈钢微观组织影响规律

采用激光共聚焦显微镜对60Cr13马氏体不锈钢进行冷却速率为5~60℃/min的凝固试验,并使用金相显微镜对二次枝晶间距、碳化物析出形态进行观察,采用图像处理软件对共晶莱氏体的面积比进行测量。结果表明,与Thermo-Calc计算的热力学平衡状态不同,凝固过程中并未发现液相中析出铁素体相及随后铁素体相与液相形成奥氏体相的包晶反应,而是直接从液相析出奥氏体相,在奥氏体逐渐长大的同时排出富溶质液相,在凝固未期,富溶质液相发生共晶转变,形成莱氏体;二次枝晶间距与冷却速率存在y=402x^(-0.58)关系。另外,随冷却速率的提高,共晶莱氏体的尺寸逐渐减小,数量逐渐增加,整体面积占比逐渐减小。

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。

Cr13型马氏体不锈钢方坯连铸保护渣的开发

针对特钢厂4机4流连铸机生产的2Cr13、3Cr13、4Cr13铸坯表面凹陷、纵裂缺陷进行分析和研究,通过工艺措施解决了Cr13型马氏体不锈钢铸坯的表面凹陷和纵裂问题。采用预熔型保护渣,其中SiO_(2)和CaO均为28%~31%、Al_(2)O_(3)为6%~9%、Na2O为7%~10%、F-为3%~6%,以及综合配碳,尤其是增加炭黑的加入量,总C含量为15%~18%。保护渣碱度控制在1.0左右,熔化温度为1130~1150℃,1300℃时黏度为0.40~0.55 Pa·s;保护渣转折温度为1140~1180℃,结晶率约为48.8%。控制中间包内2Cr13钢液过热度≤30℃,3Cr13和4Cr13钢液过热度≤35℃;连铸过程中采用自动加渣方式,控制适宜的渣层厚度并保持液面稳定。

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。

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。

1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后开裂的原因分析

针对某厂1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后产生裂纹的问题,通过宏观形貌检查、化学成分分析、金相检验、硬度测试和裂纹断口形貌分析等方法对热处理后产生开裂的原因进行分析。结果表明:碳含量略高于标准值、组织中存在较多分布不均匀并且形态控制较差的硫化物夹杂以及由孔隙气道偏析和碳化物聚集偏析形成的偏析线和与淬火后的残余应力是1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理开裂的主要原因,其中以呈细长条状分布的硫化物夹杂和偏析线危害最大。可以通过严格控制钢材的化学成分、夹杂物及偏析线的数量、大小和分布形态与热处理工艺相结合的措施,解决1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后开裂的问题。

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。

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。