回火工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织和性能的影响

利用SEM、TEM、EBSD等研究了回火工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织和力学性能的影响。回火后,该钢贝氏体板条合并长大,板条界变得模糊。随着回火温度升高和回火时间延长,板条合并长大明显。相比于700℃×4 h回火,720℃×4 h回火和700℃×6 h回火后贝氏体板条尺寸分别增加了44.98 nm和55.93 nm。随着回火温度升高和回火时间延长,20Cr1Mo1VTiB螺栓钢中的主要碳化物为VC、TiC、M_(3)C尺寸变大,形貌从方形向球形转变;同时,该钢的抗拉强度和硬度降低,延伸率和-20℃冲击韧性有所提高。

20Cr1Mo1VTiB螺栓断裂原因分析

对一条 2 0 Crl Mol VTi B螺栓的断裂原因进行了分析 ,通过金相组织和力学性能试验发现 ,螺栓的断裂是由于宏观粗晶导致冲击韧性低下 ,在正常使用中发生断裂。最后对 2 0 Crl Mol VTi B螺栓的检验和粗晶螺栓的处理进行了讨论。

20Cr1Mo1VTiB螺栓断裂原因分析及其检验

通过对20Cr1Mo1VTiB断裂螺栓进行宏观观察、光谱分析、硬度检验、金相组织分析、夏比冲击试验等,得出螺栓断裂主要是由于热加工或热处理控制不当,使得金相组织中出现宏观粗晶,从而产生脆性断裂。并针对性地提出了粗晶螺栓的检验方法,包括金相法和超声波检验法。

20Cr1Mo1VTiB螺栓钢高温长期时效后的组织演变及力学性能

研究了20Cr1Mo1VTiB螺栓钢在530℃、最长10 000 h时效后的组织演变和力学性能变化规律。结果表明,20Cr1Mo1VTiB螺栓钢时效过程中,MC相主要析出并分布在贝氏体板条内和板条界,MC相析出量增加但尺寸未见明显粗化。随时效时间延长,贝氏体板条边界逐渐模糊,板条宽度逐渐增加。经过530℃、最长10 000 h时效后,20Cr1Mo1VTiB螺栓钢室温、高温强度无明显变化,低温冲击性能有所上升,组织回复作用明显,表明该钢在530℃下组织稳定性良好。

热处理工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢持久性能的影响

为了更好地验证20Cr1Mo1VTiB螺栓钢在国家标准和俄罗斯标准热处理工艺下的持久性能,采用SEM、TEM等手段研究了两种标准的热处理工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织及持久性能的影响。结果表明,相对于低温淬火+低温回火(俄罗斯标准)工艺,高温淬火+高温回火(国家标准)的热处理工艺生产的20Cr1Mo1VTiB具有更高的持久性能稳定性。俄罗斯标准工艺淬火温度低,未溶的块状富钛碳化物数量多、尺寸大,并且贝氏体内分布大量方(菱)形TiC,促进了蠕变孔洞的形成,因此持久强度下降速率更快。国家标准工艺淬火温度高,富钛碳化物回溶充分,数量少、尺寸小,回火过程析出细小的颗粒状VC,热稳定性较高,具有更高的持久强度。从持久性能角度,选用国家标准工艺热处理更加合理。

热处理工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织及性能的影响

为了优化20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的热处理工艺,采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了热处理工艺对该钢组织及性能的影响。结果表明,20Cr1Mo1VTiB钢热处理态组织为贝氏体,主要强化相为VC与针状M3C相。随着淬火温度的提高,VC逐渐溶解,固溶强化作用增加,室温和高温强度上升、韧性下降。在较低温度下回火,贝氏体板条位错密度高、组织应力大,强度高、韧性差;提高回火温度,VC逐渐长大,基体逐渐发生回复,室温和高温强度降低,韧性显著升高。1030℃淬火+720℃回火后,20Cr1Mo1VTiB钢体现出良好的强韧性匹配。

回火温度对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织和性能的影响

通过测量不同回火温度下20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的拉伸性能、冲击性能和显微硬度,结合SEM、EBSD、TEM表征,明确了回火温度对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢贝氏体板条宽度不断增加,并逐渐向多边形铁素体转变,同时钢中碳化物尺寸及形貌也发生变化,晶界VC逐渐长大,晶内针状M_(3)C变为短棒状,方形TiC尺寸增加且形貌开始向球形转变。结合力学性能检测结果,建议对螺栓进行690℃×4 h回火处理,螺母进行720℃×4 h回火处理,使两者的硬度获得较为理想的匹配。

20Cr1Mo1VTiB钢制高温紧固螺栓断裂失效分析

某火力发电厂汽轮机用20Cr1Mo1VTiB钢制高温紧固螺栓在安装时发生断裂。通过宏观检验、化学成分分析、金相检验、断口分析、力学性能测试等方法对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明:高温紧固螺栓材料的冶炼工艺中由于化学元素含量控制不当,导致碳含量严重超标,造成螺栓的冲击吸收能量及塑性下降,最终促使螺栓发生断裂。

20Cr1Mo1VTiB高温螺栓失效机理研究

通过化学成分分析、断口形貌分析、显微组织观察和能谱分析、布氏硬度试验、室温拉伸试验、室温冲击试验研究了20Cr1Mo1VTiB高温螺栓的失效机理。结果表明:由于冶炼工艺和热处理工艺控制不当,导致材料基体中非金属夹杂物TiN含量超标,组织为微观粗晶和细晶组成的混晶组织,且螺栓在长期高温运行后,在晶界上聚集析出富硅、钼、钒元素的碳化物,材料发生脆化。这些因素共同作用导致材料塑韧性下降,在螺栓应力集中或应力最大部位萌生裂纹并沿晶界扩展,最终导致螺栓发生脆断。

20Cr1Mo1VTiB汽机主汽门螺栓断裂失效分析

针对一起汽机主汽门螺栓断裂失效案例,对20Cr1Mo1VTiB材质进行了化学成分、力学性能、金相组织试验分析。试验分析结果表明:由于制造过程中热加工或热处理工艺不当,造成螺栓金相组织异常、冲击性能低下,在汽机运行工况下发生断裂失效。

20Cr1Mo1VTiB汽轮机螺栓断裂失效分析

对20Cr1Mo1VTiB汽轮机螺栓发生断裂的原因进行了力学性能和金相分析,认为这是由于螺栓出厂热处理工艺不到位造成金相组织没有达到要求而发生的低应力脆性断裂,并提出了针对性的预防措施。

超临界汽轮机20Cr1Mo1VNbTiB螺栓开裂行为分析

针对某660 MW超临界汽轮机运行过程中高、中压调速汽阀的20Cr1Mo1VNbTiB高温紧固螺栓发生大规模早期开裂失效问题,利用断口分析、成分分析、力学性能分析及微观组织结构分析等试验方法对螺栓大规模开裂行为进行了研究。结果表明:在预紧力和汽阀动作形成的冲击载荷共同作用下,具有缺口效应且应力集中的螺纹牙底部TiN颗粒以自身碎裂、尖角处开裂及附近基体高应力畸变区开裂等模式萌生微裂纹并互相串连形成裂纹源,在载荷作用下快速扩展引发螺栓开裂;组织中大量TiN颗粒破坏了基体的连续性,降低了合金的韧性和抗裂能力,导致脆性开裂。因此,合金冶炼过程中应严格控制钢液中Ti质量小于0.1%,通过优化控制冷却速度,提高钢中细小氧化物的生成量来控制TiN析出相的尺寸和生成量,降低其有害作用,起到Ti合金化的真正目的。

20Cr1Mo1VTiB钢的连续冷却转变行为

采用热膨胀仪测定20Cr1MolVTiB钢在不同淬火温度(9501100℃)下的贝氏体转变点和较佳淬火温度下的连续冷却相变点,结合组织观察和硬度测试绘制连续冷却转变曲线;利用经验公式建立相变点和相转变量与冷却速率的关系,并计算相变激活能。结果表明:随着淬火温度升高,试验钢中贝氏体转变温度降低,较佳淬火温度为1050℃;冷却速率不高于0.5℃·s-1时,过冷奥氏体转变产物为先共析铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速率超过0.5℃·s^(-1)时则为单一贝氏体;相变点-冷却速率和相转变量-冷却速率拟合曲线与试验结果吻合较好,先共析铁素体和贝氏体相变激活能分别为744.8,274.9 kJ·mol^(-1)。

20Cr1Mo1VNbTiB高温螺栓断裂失效分析

对某电厂汽轮机进行解体检修,发现1根材质为20Cr1Mo1VNbTiB的高温螺栓已断裂。采用断口分析、金相试验、常温力学性能试验及化学成分分析法分析其断裂原因。结果表明,螺杆表面密集的机械损伤所引起的应力集中是导致此次螺栓发生断裂的直接原因;同时,螺栓晶粒较粗大、碳化物在长期高温高压运行过程中析出、冲击韧性下降是螺栓发生解理脆性断裂的根本原因。

浅析高温螺栓钢20Cr1Mo1VNbTiB粗晶现象及其控制

通过对高温螺栓钢20crlMolVNbTiB 锻材与轧材粗晶现象的对比,分析了粗晶现象的产生原因,提出了控制粗晶级别的方法,为解决20CrlMolVNbTiB 钢的粗晶现象提供了理论依据。

20Cr1Mo1VTiB钢Ti的控制

通过近几年我厂20Cr1Mo1VTiB钢实际生产经验,总结出此钢在电弧炉冶炼及电渣重熔时Ti的烧损规律,并对此进行初步分析,从而找出适合我厂的生产工艺。

高温螺栓钢(20Cr1Mo1VNbTiB)工艺探讨

进入新世纪,西部开发要进行大规模基础设施和重点工程项目的建设,各种材料是必不可少的,其中钢铁材料是极重要的基础原材料之一,高温螺栓钢(20CrlMolVNbTiB)则是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素 Cr、Nb、Mo、V 等,并对杂质和有害元素加以控制的特殊性能钢。作者通过本厂近期冶炼的5炉20CrlMolVNbTiB 现场的跟班情况,对其冶炼过程以及如何更好的控制 Nb、Ti、B 进行了研讨,为以后更好的冶炼高温螺栓钢提供依据。

20Cr1Mo1V钢CCT曲线的测定与分析

在Gleeble-3800热模拟机上测定了20CrlMolV钢以不同冷却速度连续冷却时的膨胀曲线，结合金相一硬度法获得了该钢的连续冷却转变曲线（动态CCT曲线）。根据测得的CCT曲线，分析以不同冷却速度连续转变时的组织转变；阐明冷却速度与组织的演变以及硬度变化的关系。结果表明：当冷却速度为10～25℃／s时，获得贝氏体；动态CCT曲线的测定为生产实践和新工艺的制定提供了参考。

20Cr1Mo1VNbTiB材质螺栓性能可靠性分析及建议

20Cr1Mo1VNbTiB是我国自行研制的高温螺栓用钢,近些年经常发生断裂,给电厂带来极大的安全风险及经济损失。研究发现,20Cr1Mo1VNbTiB普遍存在粗晶、混晶、冲击韧性严重下降的问题,造成螺栓受到冲击载荷时易在应力最大点萌发裂纹,并发生瞬时断裂。避免使用带有粗晶(或套晶)和低吸收冲击功的螺栓是防止断裂事故发生的关键。对在役螺栓和新螺栓检验与监督提出了一些新的建议和措施以供参考。

浅析20Cr1Mo1V(Nb)TiB材质的螺栓粗晶组织超声波检验筛查方法

介绍了汽轮机高温紧固件螺栓以及目前使用范围较广的20Cr1Mo1V(Nb)TiB材质螺栓的特点和粗晶问题,简述了超声波检验和声能衰减的原理,讨论了20Cr1Mo1V(Nb)TiB材质螺栓存在粗晶组织时对声能衰减情况影响的理论公式,证明了现场检测过程中可以使用传统超声波检验进行螺栓粗晶组织的筛查,可以提高检验的效率,但是其准确性还与金相法存在一定差距,今后还需要进一步探讨与研究。