20MnCrNi2MoRE钢贝氏体回火过程

针对20MnCrNi2MoRE低合金耐磨铸钢,采用洛氏硬度计、扫描电镜和透射电镜观察分析其在200~650℃范围内的回火转变过程。结果表明,20MnCrNi2MoRE钢铸态组织为粒状贝氏体,200℃回火时,贝氏体铁素体条首先发生变化,500℃回火时,在贝氏体铁素体条内、晶界及位错处观察到有碳化物析出。300℃回火时观察到(M/A)岛发生分解,650℃回火时(M/A)岛已经完全分解。低于500℃回火时,硬度变化不大,500℃以上回火时,由于位错密度降低和碳化物聚集长大,使硬度显著降低。

封隔器卡瓦用20CrNiMo钢和20CrMnMo钢在某油田井下工况中的腐蚀行为

在模拟深井/超深井的高温、高压、含CO_(2)/H_(2)S环境中,对封隔器卡瓦用20CrMnMo钢和20CrNiMo钢开展腐蚀试验;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱技术(XPS)和电化学测试等方法对比研究了两种材料的腐蚀行为。结果表明:模拟深井/超深井工况下,20CrMnMo钢腐蚀形态为典型的全面腐蚀,而20CrNiMo钢腐蚀形态为点蚀;两种材料表面形成的腐蚀产物均呈双层结构,外层腐蚀产物均由疏松絮状FeS和颗粒状FeCO_(3)构成;20CrNiMo钢内层腐蚀产物由单一的FeCO_(3)构成,而20CrMnMo钢内层腐蚀产物除了FeCO_(3)还有少量Cr(OH)_(3),Cr(OH)_(3)的存在有效提高了该钢内层腐蚀产物膜的保护性,从而使该钢耐蚀性能明显优于20CrNiMo钢。

20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明:氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。

镧铈混合稀土对20MnCrNi2Mo铸钢凝固过程的影响

针对未加稀土及添加镧铈混合稀土的20MnCrNi2Mo低合金耐磨铸钢,采用FactSage软件系统的Phase Diagram模块计算M-C(M代表Fe-0.49%Si-1.03%Mn-1.16%Cr-1.90%Ni-0.54%Mo)伪二元相图。采用NETZSCH STA 449C型示差扫描量热仪测定实验钢的DSC曲线,研究其凝固模式。分析稀土对凝固过程的影响,探讨了稀土的作用机理。结果表明,20MnCrNi2Mo低合金耐磨铸钢的凝固模式为:L→L+δ→L+δ+γ→L+γ→γ;总量为0.0327%的镧铈混合稀土不改变20MnCrNi2Mo铸钢的凝固模式,但使得液相线温度降低、固相线温度升高,使结晶温度区间显著缩小。凝固过程中镧铈混合稀土提高了包晶转变的开始温度和终了温度,这对结晶区间显著缩小起到决定性作用。研究结果能为镧铈混合稀土在低合金耐磨铸钢中的有效应用提供理论和实验依据。

20Mn2钢链条断裂原因分析

某厂20Mn2钢链条在使用中断裂。为找出链条断裂的原因,检测了断裂链条的化学成分、硬度、显微组织和断口形貌。结果表明:链条表面脱碳严重,导致表面疲劳强度和硬度下降;心部有大量铁素体和氧化物夹杂,导致其力学性能降低。是这两个因素导致链条在使用中断裂。

稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢组织及力学性能的影响

针对未添加及添加镧、铈混合稀土的20Mn Cr Ni2Mo低合金耐磨铸钢,分别采用洛氏硬度计、电子万能试验机和电子式摆锤冲击试验机测定其力学性能,采用扫描电镜、透射电镜观察显微组织和断口形貌,并分析稀土对其铸态显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加稀土使20Mn Cr Ni2Mo耐磨铸钢的硬度、抗拉强度和冲击吸收功(-40℃)分别提高了10.44%、5.95%和36.87%,伸长率和断面收缩率分别提高了40.49%和39.42%。添加稀土改变了20Mn Cr Ni2Mo耐磨铸钢的铸态组织,由粒状贝氏体变为粒状贝氏体+少量下贝氏体,且稀土使粒状贝氏体组织中岛状物尺寸有所减小;添加稀土也改善了20Mn Cr Ni2Mo耐磨铸钢的断口形貌,使断口处有韧窝出现。

20Cr2Ni4钢的渗碳工艺试验

20Cr2Ni4钢是一种高Cr、Ni渗碳合金钢,具有良好的淬透性、硬度和心部韧性。采用“渗碳+高温回火+二次加热淬火+低温回火”及“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”两种工艺对20Cr2Ni4钢进行热处理,并从显微组织、渗层硬度梯度、表面及心部硬度、耐磨性与冲击性能等方面进行对比。结果表明:“渗碳+高温回火+二次加热淬火+低温回火”处理后的试样渗碳效果、表面硬度更好,“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”处理后的试样则减少了淬火变形与表层氧化脱碳。

预氧化处理对20Cr2Ni4钢渗碳淬火工艺的影响

在渗碳热处理前增加预氧化工序,可以使产品的渗层更趋均匀,并适量提高渗速。本研究在不同预氧化温度和预氧化时间下对20Cr2Ni4钢进行预氧化,再进行“渗碳+直接淬火+冷处理+低温回火”热处理,检测不同工艺下所得试样的显微组织与性能,探究预氧化时间和温度对热处理试样的显微组织、硬度、渗碳层深度及耐磨性等相关性能的影响规律,从而确定最佳预氧化时间及温度。结果表明:预氧化并不会影响试样渗碳淬火后的组织,500℃预氧化60 min后热处理试样的渗碳层不均现象得到改善,其表面硬度、渗碳速度以及耐磨性亦有所提升。

钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA连续冷却相变的组织变化

用Gleeble-1500热模拟试验机研究钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA连续冷却相变组织变化规律,包括静态和动态连续冷却相变规律等,分析了合金元素作用、冷却速度和热变形对CCT曲线、相变组织及性能的影响。结果表明:Mn、Cr、Mo、Ni等元素的加入是为了使22Si2MnCrNi2MoA钢可以在较宽的冷却速度范围内得到马氏体+贝氏体为主的复相组织;随着冷却速度的增加,变形促进多边形铁素体形成的能力将得到削弱,而变形促进贝氏体形成的能力将得到加强,且贝氏体的形态发生了变化。热变形促进了铁素体和贝氏体相变,细化了贝氏体板条,变形促使马氏体相变转变开始温度略微降低。

渗碳温度对22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的影响

通过固体渗碳试验研究了加热温度对钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA渗碳层的影响,分析了渗碳温度-碳浓度-显微硬度-残留奥氏体的关系以及残留奥氏体的控制措施。结果表明:当渗碳时间为6 h时,随着渗碳温度的升高,渗碳层的碳浓度逐渐增加,碳浓度分布梯度越来越平缓。22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的显微硬度-碳浓度关系符合正态分布。在渗碳处理过程中,为了使渗碳表层获得硬度很高的马氏体组织,22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层表面碳浓度应该控制在0.80%～0.90%之间。当表面碳浓度超过0.80%～0.90%时,渗碳完成后需采取后续的工艺措施来消除已经存在的残留奥氏体,如采用长时间自然时效或深冷处理等。

超低氧钢20CrMOH和60Si2MnA中TiN夹杂的控制

研究了超低氧(10×10^(-6))钢20CrMoH和60Si2MnA转炉终点[C]和LF渣(TiO_2)对转炉终点[Ti]和LF精炼过程△[Ti]的影响,以及[S]、[N]对TiN生成的影响。结果表明,试验钢TiN夹杂有两类:(1)单独TiN;(2)CaS为核心的复合TiN。20CrMoH钢中TiN夹杂较少,60Si2MnA钢中TiN占夹杂总量的50%～60%。随铸坯中S含量的增加,TiN夹杂含量增加;当[Ti]为(69～80)×10^(-6),[N]、[S]分别从(60～74)×10^(-6)和(30～35)×10^(-6)降至(27～35)×10^(-6)和(14～20)×10^(-6)时,TiN个数从4.4～6.1个/cm^2降低到0.4～1.1个/cm^2;当[S]≤0.002%,钢中无CaS-TiN复合夹杂析出。

20SiMn2MoV合金结构钢的低温冲击性能

针对石油钻采设备的服役条件，考察了20SiMn2MoV合金结构钢在-60℃-20℃内的冲击性能以及热处理工艺、毛坯尺寸等因素的影响。试验结果表明，20SiMn2MoV钢的冲击性能在试验温度范围内随温度降低而逐渐下降。在低温（略高于Ac3）淬火＋高温回火时，毛坯尺寸对冲击性能的温度依赖性有显著影响，毛坯尺寸越大，冲击性能随温度下降而降低的变化率越高。在高温淬火＋低温回火时，20SiMn2MoV钢表现出较低的冲击性能，但温度对冲击性能的影响相对较小。适当降低淬火温度，提高回火温度有利于改善20SiMn2MoV钢的冲击性能。冲击断口分析表明，断口上存在着团簇状的碳化物和氧化物颗粒及其脱落后而形成的孔洞，对于钢的冲击性能产生不利影响。

淬火对含ZrC的20Mn2钢的组织及力学性能的影响

研究了淬火冷却对含0.2％(体积分数)ZrC颗粒(粒径0.2-1.2μm)的20Mn2钢在大形变量轧制后的组织与力学性能的影响.结果表明, ZrC粒子作为大形变量热轧变形中的奥氏体形变核心及再结晶核心,对奥氏体晶粒的超细化有显著的作用,而显著细化的晶粒提高了完全获得马氏体组织的临界冷却速度,使水冷淬火态马氏体的数量、长度和宽度减小,使油淬态珠光体的数量减少、渗碳体片变短、变薄.在冷却过程中,细小的奥氏体晶粒转变为更细小(1-2μm)的铁素体晶粒,保留了热轧变形时的形变位错组织,使水淬态20Mn2钢的延伸率不下降的同时强度成倍提高,油淬态20Mn2钢在强度大幅度提高的同时延伸率成倍提高.

20Mn2钢中添加ZrC粒子获得超细晶粒的研究

在 2 0Mn2钢熔炼过程中加入一定体积分数和一定粒径的ZrC粒子以起形变核心和再结晶核心作用 ,利用大轧制变形加速奥氏体和铁素体晶粒发生再结晶而细化晶粒 ,分析了ZrC粒子对晶粒细化的作用以及合金元素和轧制变形对力学性能的影响。试验结果表明 ,试验钢晶粒尺寸被细化到 1～ 2 μm。与 2 0Mn2钢相比 ,S1钢淬火态抗拉强度和屈服强度分别提高 131.8%和 187.0 % ,2 0 0℃ 2 0 0min低温回火态分别提高 110 .6 %和 16 3.8% ,同时 ,延伸率也有所提高 ;S2钢油淬态的抗拉强度和屈服强度分别提高为 34.2 %和 39.9% ,钢S2油淬低温回火态分别提高了 2 9.9%和 35 .0 % ,与 2 0Mn2钢的塑性指标相比 ,油淬及低温回火态延伸率分别提高了 90 %和 111%。

“零保温”淬火对20SiMn2MoV钢冲击性能的影响

研究了＂零保温＂淬火对20SiMn2MoV钢冲击性能的影响。实验表明,常规热处理制度下,20SiMn2MoV钢的低温冲击韧度不满足API-8C标准,而＂零保温＂淬火温度为910~950℃时,其冲击韧度及拉伸性能均满足标准要求。＂零保温＂淬火温度为870～950℃时,随淬火温度的升高,20SiMn2MoV钢试样的冲击韧度逐渐升高;与常规的热处理工艺相比,＂零保温＂淬火试样的晶粒度要高出一个等级,这是材料具有优良强韧性的主要原因。

HCl-H2O-CMS体系对20^#钢腐蚀的现场分析

对CMS(甲烷氯化物)生产工序中20#钢的现场腐蚀情况进行了统计,探讨了HCl-H2O-CMS体系对20#钢的腐蚀规律及其机理。调查分析认为,HCl-H2O-CMS体系对20#钢腐蚀的主要影响因素是体系中HCl和H2O的含量,同时对采集数据拟合了腐蚀速率方程。最后针对该体系腐蚀的现象和特征,对操作工艺、部件材料及结构等进行了改进,实际应用后取得了良好的效果。

去氢工艺对20Cr2Ni4钢冲击韧度的影响

研究了热处理及去氢工艺对20Cr2Ni4钢冲击韧度的影响。结果表明,含有氢的20Cr2Ni4钢经淬回火后再进行去氢处理后其冲击韧度急剧下降;然而,若先对20Cr2Ni4钢进行去氢处理,再重新淬回火后钢的冲击性能却又显著提高,这说明去氢工艺对含有氢的20Cr2Ni4钢的冲击性能有十分显著的影响。去氢处理工艺对冲击性能的影响可能与氢在钢中的存在方式有关。去氢后,由氢析出后留下的空位或空洞造成缺陷处应力集中加剧了钢的脆化;而去氢后又重新热处理,钢中既无氢又不存在因氢析出而留下的空位或孔洞,因此导致20Cr2Ni4钢冲击韧度明显提高。

强韧化工艺对20CrNi2Mo钢组织与性能的影响

对20CrNi2Mo钢进行了强韧化处理,研究了处理工艺对其金相组织、硬度、塑韧性和耐磨性的影响。结果表明:20CrNi2Mo钢经不同工艺强韧化后,虽然金相组织基本保持低碳马氏体板条形态,但强度、塑韧性和耐磨性等有差别,深冷处理有利于提高材料耐磨性;两相区淬火使材料的韧性得到提高;高温淬火可提高材料的韧性,同时又不损伤材料的强度。

20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温过程中的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温不同时间所获得的组织形态和相结构进行了研究,并进行了拉伸试验。结果表明,20Mn2SiVB钢经760℃两相区加热后在420℃贝氏体区等温过程中,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体小岛。所获得组织为先共析铁素体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体。拉伸试验表明,在760℃加热420℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,其抗拉强度σb≈970 MPa,伸长率δ≈14.9%。

20Mn2钢晶粒超细化及性能

借鉴超塑预处理细化晶粒的思路 ,在 2 0Mn2钢中加入与其液态 (16 5 0℃ )密度相同、且不溶于钢的ZrC粒子 ,使其成为钢在热轧时的形变核心和奥氏体及形变诱导铁素体的再结晶核心。并综合引入形变强化、相变强化、第二相弥散强化效应及细晶强化效应 ,使两种状态试验钢晶粒尺寸均细化到 1～ 2 μm。与 2 0Mn2钢相比 ,淬火态试验钢σ0 .2 和σb 分别提高 187.0 %和 131.8%。同时 ,延伸率也有所提高 ;油淬态试验钢的σ0 .2 和σb 分别提高为 39.9%和 34.2 % ,与 2 0Mn2钢的塑性指标相比 ,油淬及低温回火态延伸率分别提高了 90 %和 111%。