20Cr13不锈钢高温微动摩擦磨损特性研究

高温是汽轮机不锈钢叶片服役面临的最基本挑战之一.本文中开展了环境温度对典型微动位移下20Cr13不锈钢微动摩擦磨损特性的影响研究,分析了不同温度影响下的摩擦系数时变特性,探讨了不同温度影响下的微动运行工况、磨损形貌特征、磨屑运动行为和主要损伤机制.结果表明:温度上升并未改变小位移工况下的界面微动运行状态,但磨斑边缘出现明显的磨粒磨损和材料剥落特征.温度大于100℃促使中等位移工况的微动磨损由混合态转变为完全滑移态,且摩擦系数与材料磨损先上升后下降.高温诱使微动滑移区界面松散磨屑形成特殊的“釉质层”,虽有效缓解不锈钢材料磨损,但其对摩擦副上试样的磨粒磨损与黏着磨损问题不容忽视.

20Cr13不锈钢表面激光熔覆M2涂层性能分析

采用激光熔覆技术在20Cr13基体表面制备M2涂层,利用超景深显微镜、光学显微镜、XRD以及维氏硬度仪对M2涂层的宏观形貌、微观组织、物相组成和显微硬度进行分析,利用电化学工作站测量M2涂层和20Cr13基体的Tafel曲线以及腐蚀形式。研究结果表明:涂层的主相是α-Fe和碳化物硬质相(M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)),与基体形成良好冶金结合。涂层的硬度均值在729.5 HV,是基体硬度均值的3.8倍。基体的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,涂层的耐腐蚀性比基体的差;涂层的腐蚀形式以点蚀和晶间腐蚀为主,基体以孔蚀和晶间腐蚀为主。

回火温度对20Cr13不锈钢液固两相流冲刷腐蚀性能的影响

对20Cr13不锈钢经过1 030℃淬火后在不同温度下进行回火处理,分析了回火温度对20Cr13不锈钢组织硬度的影响,采用自制的旋转冲刷腐蚀试验机研究了在0.5M H2SO4液固两相流条件下,回火温度对20Cr13不锈钢冲刷腐蚀性能的影响,利用扫描电镜观察了试样冲刷腐蚀表面的微观形貌,探讨了其冲刷腐蚀机理.结果表明:20Cr13不锈钢经淬火后250℃左右回火时硬度最高;经回火处理后20Cr13不锈钢冲刷腐蚀特征表现为腐蚀作用强于冲刷作用,而冲刷强烈促进腐蚀,冲刷与腐蚀的交互作用占冲刷腐蚀总失重率的80%左右.随着回火温度的升高,20Cr13不锈钢组织由马氏体转变为屈氏体、索氏体,碳化物颗粒逐渐长大,腐蚀量增大,冲刷腐蚀总量也增大,250℃左右回火时,20Cr13不锈钢抗冲刷腐蚀性能最佳.

20Cr13不锈钢25 t VOD-LF硅脱氧精炼工艺的生产试验

试验20Cr13不锈钢(/%:0. 20C,0. 37Si,0. 54Mn,0. 030P,0. 002S,12. 22Cr,0. 007Al)的生产流程为25tEAF-VOD-LF-模铸。分析了[Si]和炉渣碱度对渣中(Cr_2O_3)含量的影响和用硅脱氧工艺炉渣的脱硫效率。结果表明,20Cr13不锈钢VOD-LF硅脱氧精炼工艺铬的回收率为99. 27%;LF精炼开始的[S]为0. 014%,精炼结束[S]为0.007%,能满足实际生产需求;并可节约铝锭和高碳铬铁,降低20Cr13不锈钢生产成本。

退火工艺对20Cr13不锈钢组织与性能的影响

研究了退火温度、保温时间对20Cr13不锈钢组织与性能的影响规律,结果表明:强度、硬度随保温时间的延长、退火温度的升高而降低;延伸率在840~860℃,保温时间≥2min/mm的退火状态下较佳;晶粒尺寸随保温时间的延长而增大,碳化物偏析随保温时间的延长而减弱,退火温度对其影响不大。

20Cr13马氏体不锈钢表面粗糙分析及改进

工业生成的20Cr13马氏体不锈钢钢卷在制造餐具刀叉时出现了表面粗糙缺陷,为了分析该缺陷的产生原因,通过对两个批次生产的20Cr13实验钢卷进行化学成分分析、对比加热炉残氧含量以及观察表面氧化皮的形貌与厚度,结果表明:当钢卷中的Cr和Si元素含量的较大时,会导致难以去除的FeCr_(2)O_(4)的尖晶石复合氧化物和铁橄榄石Fe_(2)SiO_(4)的出现;当加热炉炉内气氛中残氧含量在2.5%以上时,钢卷表面氧化皮较厚且分布不均匀性。通过工艺改进,将Si控制在0.40%~0.45%,Cr控制在13.20%~13.35%,残氧量在1.5%~2.5%,可有效地避免20Cr13钢卷出现表面粗糙缺陷。

汽轮机低压叶片用20Cr13马氏体钢异种钢接头的组织性能分析

对Ni基焊材的20Cr13马氏体耐热钢焊态异种钢接头的组织与力学性能进行了试验研究,分析了此类焊接接头的薄弱部位,提出了工艺改进措施。试验结果表明,焊态异种钢接头的抗拉强度可以达到母材的90%以上,热影响区粗晶区是此类接头的薄弱部位;采用多层多道的小规范焊接工艺并补加焊接回火焊道,可以使20Cr13钢热影响区粗晶区的性能得到改善。

电渣不锈钢宏观缺陷分析及改进方法

本文分析了电渣不锈钢20Cr13宏观缺陷出现原因,通过钠元素的追踪锁定宏观缺陷由原始电极坯大颗粒夹渣导致,电渣重熔后未完全去除,说明电渣过程对大颗粒物的去除是有限的,也为生产实践者提供了不同的分析角度,并提出了采用两次电渣和降低熔化速率消除宏观缺陷的生产工艺。

法兰密封螺栓断裂失效分析

通过宏观检验、化学成分分析、拉伸试验、硬度试验、金相检验、断口分析等方法对某批20Cr13钢法兰密封螺栓断裂失效原因进行了分析。结果表明:由于淬火加热温度偏低造成该法兰密封螺栓显微组织中存在大量颗粒状碳化物,部分区域还存在大量带状未溶铁素体,致使该处产生应力集中,并造成螺栓的强度偏低、硬度分散度大,组织存在严重的不均匀性,当螺栓承受正常的工作载荷时,就会在应力集中的法兰密封螺栓螺纹根部沿着铁素体带产生裂纹并疲劳扩展,最终导致螺栓断裂失效。

VOD炉冶炼20Cr13不锈钢硅脱氧工艺

以实际工艺流程30 t EAF-VOD-LF-模铸冶炼20Cr13不锈钢为背景,通过热力学计算,对VOD精炼硅脱氧处理后,重新造渣过程中炉渣碱度、合金含量以及钢液温度对钢液中平衡氧含量的影响进行了研究。研究结果表明:钢液中的氧含量随炉渣碱度的增加呈现明显的减小趋势,实际生产中炉渣碱度一般应确保在2以上;为了保证添加合金进行脱氧的冶炼效果,应保证钢液中的硅的质量分数在0.3%以上;降低冶炼温度有利于降低钢液平衡氧含量;炉渣碱度对平衡溶解氧含量和实际生产全氧含量的影响规律基本相同,拟合出平衡溶解氧含量与实际全氧含量之间存在线性关系。

20Cr13不锈钢热轧棒材夹杂物研究

针对以EAF-VOD-LF-模铸工艺流程生产的20Cr13不锈钢热轧棒材,利用扫描电镜和能谱仪分别对棒材横纵截面的边缘部位、1/2半径处和中心部位的夹杂物进行了检测,分析了夹杂物的尺寸、数量、分布、形貌和成分。结果表明:20Cr13不锈钢热轧棒材中的夹杂物主要有锰铝酸盐类夹杂物、硫化锰夹杂物和以硅酸盐为核心、外围为MnS或锰铝酸盐的复合夹杂物3种。从边缘到中心,夹杂物总数呈递增趋势,复合夹杂物的数量和比例也相应呈递增趋势。棒材横截面上的夹杂物大部分小于3μm,长宽比小于3;棒材纵截面上的夹杂物明显变长,中心部位夹杂物平均长为9.53μm,平均长宽比为8.22。

提高阀门零件用20Cr13钢韧性的工艺优化

采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了不同淬火、回火温度对20Cr13钢常温和-40℃冲击性能的影响。结果表明,当淬火温度相同时,随着回火温度由500℃升至700℃,试样的抗拉强度逐渐降低,冲击性能先降低后升高;当淬火温度由常规的1030℃降低至1000℃,回火温度相同时,试样的抗拉强度变化不大,但常温和-40℃下的冲击性能都有了一定的提高。

高硬度20Cr13钢的耐磨性

对20Cr13不锈钢进行了不同温度的淬火回火处理以获得不同的硬度,进而研究了不同硬度下20Cr13不锈钢的摩擦磨损性能。结果表明:回火温度≥580℃时,20Cr13不锈钢的硬度<40 HRC,材料摩擦系数K与材料硬度h趋势一致,耐磨性差;回火温度≤550℃时,硬度>40 HRC,材料摩擦系数K与材料硬度h趋势背离,趋于常值,磨损体积V不受硬度h影响,耐磨性高。

20Cr13马氏体不锈钢表面麻坑缺陷成因分析

以表面出现质量问题的20Cr13马氏体不锈钢餐刀为研究对象,描述了20Cr13马氏体不锈钢热轧板经抛光后表面麻坑缺陷的宏观形貌特征,并采用扫描电镜对表面麻坑缺陷的形态、组成进行微观分析。结果表明,麻坑缺陷的微观形貌为大小不同的孔洞、凹坑和压痕;孔洞边缘处存在大量氧元素的富聚,表明在孔洞边缘存在大量的氧化皮;凹坑处会伴有硅酸盐类夹杂物存在,加速凹坑处的点蚀和缝隙腐蚀,促使孔洞缺陷形成;压痕是由存在大量不同方位且相互垂直的划痕组成,划痕的方向与对餐刀氧化皮打磨方向一致。由此可知20Cr13不锈钢热轧板的氧化皮厚度以及夹杂物的存在对麻坑缺陷的出现有着重要影响,因此减少热轧氧化皮的厚度和提高钢水纯净度可有效地避免麻坑缺陷的产生。