新型冷作模具钢9Cr5Mo2V不同热处理下的性能研究

以新型冷作模具钢9Cr5Mo2V为研究对象,通过淬回火温度对硬度的影响规律,选出5种不同的热处理工艺,对比不同工艺下模具钢的横、纵向冲击韧性、抗弯强度和耐磨性能,并与7Cr5Mo2V钢进行对照。结果表明,9Cr5Mo2V钢在1030℃淬火、520℃回火热处理下具有极佳的硬度(63.6 HRC)和耐磨性能(260.16 min/mm3);970℃淬火、520℃回火热处理后,其纵向平均冲击功最高,达62.83 J;经970℃淬火、210℃回火热处理后,9Cr5Mo2V钢具有优良的抗弯性能,纵向抗弯强度为3621.9 MPa。9Cr5Mo2V钢的纵向冲击功和抗弯强度均高于横向的纵向冲击功和抗弯强度。

喷丸对4Cr5Mo2V钢高温摩擦磨损性能的影响

对4Cr5Mo2V钢试样进行3道次复合喷丸,通过与未喷丸试样对比,研究了喷丸对试验钢表面形貌、显微组织、硬度、残余应力以及高温(100,300,500℃)摩擦磨损性能和机制的影响。结果表明:喷丸处理显著提高了试验钢表面粗糙度,使试验钢表面形成了明显的塑性变形层、硬化层与残余压应力层;在100,300,500℃下,与喷丸前相比,喷丸后试验钢的磨损率分别降低了41.8%,17.1%,63.3%,耐磨性能的提高与喷丸产生的硬化层和残余压应力层有关。在100,300℃下,喷丸前后试验钢的磨损机制均主要为黏着磨损和磨粒磨损,而当温度升高至500℃时,磨损机制为氧化磨损,喷丸试验钢仍能保持较高的硬度与残余压应力,同时表面氧化层更致密稳定,仅发生轻微氧化磨损。

12Cr2Mo1V钢凸台附加填充丝埋弧堆焊工艺研究

针对12Cr2Mo1V钢加氢反应器壳体凸台采用单丝埋弧焊进行堆焊、制造效率低的问题,研究了采用附加填充丝埋弧焊的焊接方法堆焊12Cr2Mo1V材质凸台本体的工艺可行性。研究结果表明,在12Cr2Mo1V钢上采用附加填充丝埋弧焊进行本体堆焊,焊接工艺性良好;其工艺评定试验的各项力学性能完全满足母材的要求,特别是-30℃夏比KV_(2)型缺口冲击试验冲击值均≥54 J,抗回火脆化倾向评定试验结果均满足v Tr54+3Δv Tr54≤0℃的要求。与单丝埋弧堆焊相比,两枪六丝附加填充丝埋弧堆焊凸台可提高生产效率200%~250%。该项工艺研究在满足加钒钢凸台性能的前提条件下,能极大缩短凸台制造周期、节能减排,为加氢反应器先进绿色制造的发展提供了新的制造手段。

4Cr5Mo2V钢与4Cr5MoSiV1钢组织和性能的对比

采用金相检验、冲击试验、扫描电镜及能谱分析等方法对4Cr5Mo2V钢和4Cr5MoSiV1钢的组织、性能进行对比分析,并用软件模拟计算相图。结果表明:4Cr5Mo2V钢较4Cr5MoSiV1钢的V元素含量降低、Mo元素含量升高,改变了钢中MC相的稳定性;4Cr5Mo2V钢中高熔点MC相液析碳化物的溶解温度和含量较4Cr5MoSiV1钢降低,使4Cr5Mo2V钢的冲击韧性增大。

某电厂中压调速汽门2Cr12NiMo1W1V钢门杆断裂原因

某电厂中压调速汽门2Cr12NiMo1W1V钢门杆在运行过程中发生断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法对门杆断裂原因进行分析。结果表明:门杆断裂起源于漏气平衡孔壁处,该位置在渗氮过程中未做防渗氮保护,渗氮后材料脆性增强,进一步加剧了应力集中,在交变载荷的作用下材料形成微裂纹,并逐渐扩展至基体,最终导致门杆断裂;门杆的断后伸长率、冲击吸收能量偏低,强度偏高,韧性较差,在一定程度上加速了裂纹的扩展,缩短了门杆的使用寿命。

调质态25Cr2Ni3Mo钢的高温拉伸性能和蠕变性能

对25Cr2Ni3Mo钢锻坯进行了850℃油淬和640℃回火。随后检测了钢的的线膨胀量、平均线膨胀系数、高温拉伸性能和低周次高温蠕变性能。结果表明:在20~700℃,随着温度的升高,钢的线膨胀量先增大后降低再增大,平均线膨胀系数先增大后降低,在20~700℃的平均线膨胀系数最大;在250~550℃,随着温度的升高,钢的抗拉强度和屈服强度下降、塑性提高;在250℃以510 MPa的应力蠕变试验的蠕变曲线包含瞬时蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段,而在550℃以270 MPa的应力蠕变试验的蠕变曲线仅有瞬时蠕变阶段和稳态阶段。

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的冲击性能

将不同炉次的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢锭锻造成ϕ220 mm棒材。对棒材进行1050℃保温1 h油淬、560℃回火2 h空冷和540℃回火2 h空冷。棒材的冲击试验表明,钢锭顶部和底部锻制的棒材冲击性能差异较大。为此,检测了由两炉次钢锭锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材的冲击韧度、冲击断口形貌、化学成分、显微组织和析出相成分。结果表明:钢锭顶部和底部锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材中一次MX型析出相的含量和分布不同,从而导致其冲击性能差异较大。

机加工刀具用W6Mo5Cr4V2钢开裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验和SEM形貌分析等方法对机加工刀具用W6Mo5Cr4V2钢开裂原因进行了分析。结果表明,失效机加工刀具组织存在断续网状与堆集的多角状碳化物以及后续热处理工艺不当导致的刀具出现未淬透现象是造成刀具开裂的主要原因。刀具淬硬区与未淬硬区之间的过渡区域及芯部网状与堆集的多角状碳化物集中处会产生较大应力集中点,在刀具进行磨削加工工艺或操作不当时,表层拉应力超过材料强度极限,并在内部淬火应力作用下,在应力点产生裂纹并扩展,最终导致刀具崩裂。

25Cr2Mo2V基表面时效高速钢的时效硬化研究

对利用双层辉光渗金属技术在25Cr2Mo2V基材表面形成W、Mo、Co高合金层进行固溶时效处理之后,研究了渗层的组织和性能。结果表明:在1240℃,5min固溶处理之后,渗层组织为低碳高合金马氏体,其表面层硬度较低,为430HV0.2。于540℃时效30min,由于细小的金属间化合物和碳化物的析出,表面合金层硬度从固溶态的430HV0.2升高到1 130 HV0.2。同时该表面时效高速钢具有较高的回火稳定性,在700℃回火2h,其硬度值仍保持在680 HV0.2以上。

淬火温度和回火工艺对4Cr5Mo2V钢高温耐磨性能的影响

将4Cr5Mo2V钢在1000~1090℃下淬火,并通过不同温度2次回火处理将相同淬火温度下试验钢的回火硬度分别调整至55,52 HRC,研究了淬火温度和回火工艺对显微组织、冲击韧性和高温(350℃)耐磨性能的影响。结果表明:回火硬度相同时,淬火温度过高或过低均会降低试验钢的韧性而加剧磨损表面材料剥落,从而降低耐磨性能;相同回火硬度下,1030℃淬火条件下试验钢的韧性和高温耐磨性能最好,1090℃淬火条件下最差;淬火温度相同时,较低温度回火试验钢因具有较高回火硬度,能够起到支撑表面氧化层的作用,其耐磨性能比较高温度回火时好;4Cr5Mo2V钢的推荐热处理工艺为1030℃×30 min油淬+560℃×2 h×2次回火。

热处理对25Cr2NiMo1V钢疲劳特性的影响

对商用25Cr2NiMo1V钢进行了955℃淬火+665℃回火的高压端热处理(HP)和900℃淬火+625℃回火的低压端热处理(LP).通过疲劳实验测定了HP与LP试样疲劳门槛值和疲劳裂纹扩展速率.结果表明,在门槛值区,HP试样门槛值高于LP试样,而其裂纹扩展速率却低于LP试样,HP试样抵抗疲劳裂纹扩展能力高于LP试样.材料抗疲劳裂纹扩展能力的不同是由裂纹的闭合引起的,表面粗糙度诱发裂纹闭合为主要因素.HP试样中回火贝氏体的紧密分布,原始奥氏体晶粒较大以及LP试样中回火马氏体抵抗裂纹扩展能力相对较弱使HP试样中粗糙度诱发裂纹的闭合程度大于LP试样.在Paris区.HP与LP试样的扩展速率相近,裂纹扩展速率对材料微观组织和应力比的影响不敏感.

2.25Cr-1Mo-0.25V钢的硫化氢应力腐蚀试验研究

为了解2.25Cr-1Mo-0.25V钢材料性能,利用慢应变速率法,在常温湿硫化氢环境下,给出了不同浓度硫化氢溶液对2.25Cr-1Mo-0.25V钢应力腐蚀的敏感性指数值;采用恒定位移法,将2.25Cr-1Mo-0.25V钢用线切割方法做成了楔形张开加载预裂纹试样,在确认了加载载荷和位移量后,在不同浓度的H2S溶液中,确定了2.25Cr-1Mo-0.25V钢应力腐蚀裂纹扩展速率和腐蚀临界应力强度因子。

2.25Cr-1Mo-0.25V低合金耐热钢中贝氏体的形成机制研究

采用真空冶炼炉和可逆式轧机制备出试验材料,将其在940℃奥氏体化后分别水淬到550℃、650℃和750℃,再空冷至室温,然后采用扫描电镜和透射电镜观察材料的显微组织,发现分别主要为下贝氏体、上贝氏体和粒状贝氏体。上贝氏体组织和下贝氏体组织均以扩散机制形成,而区域冷却速率的差异是造成粒状贝氏体组织基体形貌差异的主要原因。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢的凝固行为及铸态组织

为研究新一代加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢在制备过程中显微组织的演变行为,借助激光共聚焦扫描显微镜、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等,研究了钢的凝固行为和铸态组织.结果表明:钢在自液相冷却的过程中,首先凝固析出δ铁素体,随后δ铁素体与残留液相进行包晶反应生成奥氏体,最后剩余的δ铁素体同素异构转变为奥氏体,黑色裂纹同时伴随生成.铸态试样的显微组织为由贝氏体铁素体基体和岛状M-A组元构成的粒状贝氏体,并含有少量细小的ε-碳化物、M_7C_3、M_3C及MC型碳化物;铸态组织中合金元素虽有一定偏聚,但未与贝氏体铁素体和M-A组元所在相区联系.

真空加压气淬工艺对W2Mo9Cr4VCo8(M42)钢组织和性能的影响

以W2Mo9Cr4VCo8(M42)钢为研究对象,研究不同真空气淬压强(1、5和9 bar)对W2Mo9Cr4VCo8(M42)试验件的心部组织、硬度及淬透效果的影响。研究表明,在不同气淬压强下试验件的淬透性不同,1 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为10 mm以下;5 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为30 mm以下;9 bar气淬条件下,可以淬透的尺寸为90 mm以下。淬火+三次回火后试验件的金相组织均为回火马氏体、碳化物及残留奥氏体。并对W2Mo9Cr4VCo8(M42)铣刀进行加压气淬试验,得到了满意的效果。

电站大锻件转子钢25Cr2Ni4MoV疲劳门槛值的研究

讨论了疲劳门槛值ΔK_(th)作为一个设计准则或验收标准在电站大锻件上使用的重要性.但由于测试ΔK_(th)是一个费时耗资的实验,因此研究“冶金因素对转子钢疲劳门槛值的影响”意义在于累计数据、总结规律,找出适用于转子钢的经验公式,以便可以不用测试ΔK_(th),而从其它力学性能中求得。通过对25Cr2Ni4MoV 钢ΔK_(th)的测试研究,证明对于冶金质量较高的转子钢经过调质处理后,化学成份、冶金因素等对ΔK_(th)的影响是不明显的,可以用我们通过大量实验分析而总结出的经验公式初步估算:ΔK_(th)=10.3—0.0033σ_b(MPa m^(1/2))。

蠕变-疲劳载荷下25 Cr2 MoVA 钢的循环应力松弛行为

试验测试了500℃时高温螺栓材料25Cr2MoVA在应变控制的蠕变—疲劳载荷下的循环应力松弛行为,重点考虑了不同应变幅和峰值保持时间对材料应力松弛行为的影响。研究表明,保持阶段的蠕变变形和循环加载阶段的粘塑性变形共同加速了25Cr2MoVA的应力松弛速率,且应变幅小的时候,材料的循环松弛速率更大。

汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比

利用焊接方法制造大型汽轮机转子已成为电力装备制造业的主要方向,通过测量焊接转子模拟件接头处的残余应力,对于转子设计、优化焊接与热处理工艺、评估服役状态都具有重要的参考意义。测试了25Cr2N i2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布,发现转子深窄间隙接头处存在较为显著的轴向压应力,内、外圈在热处理前均有较大的切向拉应力;经过热处理,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。重复性测量的数据稳定性较好,反映出加工过程的高稳定性。

25Cr2Mo1V钢在高温服役中的组织和性能研究

采用SEM、金相及能谱分析方法,通过力学性能测试,对25Cr2Mo1V钢在高温服役状态下的组织和性能进行了研究.结果表明:25Cr2Mo1V钢在长期高温下服役会形成黑色网状晶界,且晶界粗化及V、S元素在晶界处的偏聚,导致冲击韧性降低,产生脆化现象,造成其服役时间缩短.

焊前和焊后调质处理下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的组织及性能

对比研究了焊前和焊后调质处理条件下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能,调质处理工艺为920℃×1h油淬+580℃×2h回火,焊接工艺为手工焊条电弧焊。结果表明:焊前调质处理的接头焊缝组织为板条马氏体+δ-铁素体+M_(23)C_(6)碳化物,焊后调质处理使焊缝中的δ-铁素体溶解,形成了板条马氏体+回火索氏体+M_(23)C_(6)碳化物;焊后调质处理条件下,焊缝中的板条马氏体细小均匀,M_(23)C_(6)碳化物呈颗粒状分布于原奥氏体晶界和马氏体板条晶界处,焊缝的强度、冲击韧性和耐腐蚀性能均优于焊前调质处理的。