3.5NiCrMoV钢的离子渗氮层

对经正火和860℃油淬、640℃回火的含0.25%C、3.75%Ni、1.62%Cr、0.33%Mo和0.09%V(质量分数)的3.5NiCrMoV钢,分别在520℃、550℃、570℃离子渗氮18h。检测了渗氮层的组织、表面硬度和硬度梯度及基体组织。试验结果表明:在520〜570℃离子渗氮的3.5NiCrMoV钢基体组织没有明显变化;随着渗氮温度的提高,渗层深度增加表面硬度下降。此外,采用硬度法测定的渗氮层深度与采用金相法测定的基本一致。

3.5NiCrMoV钢的离子渗氮

对含0.25%C、1.62%Cr.3.75%Ni.0.33%Mo和0.09%V(质量分数)的3.5NiCrMoV钢进行了正火、调质处理和离子渗氮。离子渗氮工艺为:①普通工艺520℃×7 h;②490℃×20 min+540℃×20min冷却至490℃重复7次的循环工艺。渗氮后检测了渗层的深度和表面硬度。试验结果表明:普通离子渗氮的3.5NiCrMoV钢的渗层深度为0.22~0.23 mm,而循环离子渗氮的3.5NiCrMoV钢的渗层深度为0.27~0.28mm;循环离子渗氮的3.5NiGrMoV钢的表面硬度略高于普通离子渗氮的3.5NiCrMoV钢。

3.5%NiCrMoV钢超纯净低压转子锻件材料与工艺性能的研究

研究了3.5%NiCrMoV钢超纯净低压转子锻件制造工艺,并成功制造了一件整体低压转子。结果表明,Mn、Si、P、Sn等杂质元素含量控制良好,完全达到了J系数<10的目标。转子具有良好的成分均匀性和力学性能均匀性,并具有良好的抗脆化倾向。

大壁厚NiCrMoV钢的窄间隙焊接工艺与接头性能

针对电站设备转子用大壁厚NiCrMoV钢,分析了材料焊接性,采用窄间隙埋弧焊工艺获得了完整的焊接接头,分析了焊接接头的组织、硬度、拉伸与弯曲性能。结果表明,整个焊接接头为完全冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为回火贝氏体+少量回火马氏体,热影响区中的粗晶区和细晶区均为回火马氏体组织和沿晶界分布的少量碳化物,母材为回火贝氏体+回火马氏体的混合组织;接头热影响区硬度最高,焊缝硬度略低于母材;焊接接头的抗拉强度随着温度的升高逐渐降低,均满足设计要求;焊接接头经过180°弯曲性能测试均未发现微裂纹,表明接头的延展性良好。

船舶用5NiCrMoV钢锻件热处理工艺研究

针对采用电渣重熔+锻造成型方式制造的船舶用5NiCrMoV钢120 mm壁厚锻件,通过600℃、620℃、640℃、660℃的回火热处理温度,研究锻件的力学性能与组织状态的变化规律,确定适用于120 mm壁厚5NiCrMoV钢锻件的热处理工艺。结果表明,120 mm壁厚锻件淬火温度采用875℃±5℃,回火温度采用620℃±5℃,调质后可获得晶粒均匀的回火马氏体与粒状贝氏体组织,表面与心部的各项力学性能可满足标准要求,且低温韧性储备量大,综合使用性能良好。

锻造5NiCrMoV钢球冠封头的热处理变形规律研究

球冠封头是船舶建造中常见的重要结构件,在制造过程中热处理工序的变形规律较为复杂,若热处理工艺余量选取不合理,会对成品尺寸造成影响。采用DEFORM软件对5NiCrMoV钢球冠封头在热处理过程中的重力变形开展有限元模拟,并与多个球冠封头热处理后的实际测量数据进行对比分析,验证DEFORM有限元模拟方法的可靠性,得到球冠封头各部位的热处理重力变形规律及变形量的分布情况,以此为基础优化球冠封头的热处理工艺与操作要点,制定了炉中加热增加垫铁数量、淬回火垫铁位置相互错开、球冠封头内腔球顶处添加支撑装置、缩短高温保温时间等减少热处理重力变形的措施,达到减少球冠封头热处理工艺余量,降低材料成本的目的。

不同回火冷却方式对锻造5NiCrMoV钢性能的影响

以5NiCrMoV钢厚壁锻件为研究对象,采用空冷与水冷两种不同的冷却方式研究对材料强韧性的影响。结果表明:两种不同的冷却方式对材料的室温拉伸强度无显著影响,对材料的冲击韧性有较为显著的影响,水冷试板的冲击韧性优于空冷试板。在生产过程中,为实现材料强度与韧性的良好匹配,应优先选用水冷方式。

微合金化3.5Ni钢的强化机理

从固溶强化、析出强化和细晶强化三个方面对微合金化3.5Ni钢的强化机理进行了分析研究,同时计算了三种强化方式对强度的贡献。结果表明:3.5Ni钢进行Nb,Ti微合金化后,通过适当的工艺控制,钢中可以析出较多均匀细小的Nb(C,N),NbTi(C,N)球形颗粒和Ti N方形颗粒。这些细小粒子一方面产生析出强化的效果;另一方面钉扎奥氏体晶界,阻止晶粒长大,从而产生强烈的细晶强化效果。强度的理论计算值和实测值非常接近,同时,与国家标准CCS1996《钢质海船入级与建造规范》中的要求相比,有超过20%的余量。

高温条件下NiCrMoV转子钢焊接接头的高周疲劳性能研究

通过应力比R=-1的拉压高周疲劳实验,研究了在370℃条件下汽轮机转子模拟件焊接接头的高周疲劳裂纹的萌生和扩展过程。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析了疲劳断口的形貌特征和微区成分。研究结果表明:对于30Cr2Ni4MoV转子钢焊接接头而言,夹杂物主要成分为氧化物(Al2O3、CaO、MgO和SiO2等),疲劳裂纹往往萌生于夹杂物和气孔等内部缺陷。采用有效投影面积模型计算出母材和焊缝区域组织对应的临界缺陷尺寸,建立了夹杂物尺寸和疲劳裂纹萌生区域之间的关系。基于该研究结果,采取适当措施减少其内部的缺陷尺寸,并优化其形态和分布,以提高转子钢材料的抗疲劳性能。

55NiCrMoV7钢的回火组织与性能

研究了 5 5NiCrMoV7钢在 10 0℃～ 70 0℃、90s～ 6 6 5h之间回火后的组织和硬度变化。结果表明 ,钢中的原奥氏体晶粒、马氏体板条不因回火过程而改变 ,回火析出碳化物的体积分数在一定回火温度、时间范围内保持恒定 ,但是碳化物的形态和尺寸随回火工艺而改变。钢的回火硬度与碳化物的等效直径、钢的弹性极限以及钢的弥散硬化密切相关。

55NiCrMoV7钢回火组织特征与回火温度和时间的关系

采用X射线衍射(XRD)技术,研究了55NiCrMoV7热作工具钢回火过程组织的演化规律。结果表明,随回火温度增加,残余奥氏体逐渐分解,回火碳化物为M3C和少量VC;X射线衍射马氏体(211)峰半高宽随回火温度线性下降,随回火时间呈幂指数下降关系。并建立了回火组织特征马氏体(211)峰物理半高宽与回火温度、回火时间服从B=B0.e-(Dt)m定量关系的单一模型和分段模型。

淬火和回火工艺对3.5Ni钢组织和力学性能的影响

通过拉伸和冲击试验以及SEM、TEM和EBSD组织观察,研究了不同热处理工艺参数对3.5Ni钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:3.5Ni钢在860℃保温1 h水淬后得到细小的板条马氏体(LM)加粒状贝氏体(GB)组织;570℃回火后,LM的板条变粗,GB中的M/A岛也溶解消失,基体上有大量渗碳体析出。随着回火温度的升高,板条继续合并长大,并且开始出现多边形铁素体,渗碳体也不断长大。回火温度为570~600℃时,低温韧性随回火温度的升高而增加,但是继续升高回火温度会使得低温韧性下降。研究表明:3.5Ni低温钢经860℃水淬+600℃回火的热处理可以获得最佳的力学性能。

3.5Ni钢的热成形工艺试验研究

对国产、进口两种牌号的３．５Ｎｉ钢板进行了模拟热成形加热试验以及热成形后的正火加回火热处理试验。试验结果表明，热成形过程会大大削弱钢板的低温韧性，正火加回火热处理是恢复钢板低温韧性的一个非常有效而又十分必要的手段。

提高3.5Ni厚钢板低温冲击韧性的研究

针对3.5N i厚钢板低温冲击韧性较低的问题,通过试验研究和生产实践,从理论和实践上探讨了两相区淬火对钢板低温冲击韧性的影响。通过调整热处理工艺,有效地提高了3.5N i厚板低温冲击韧性,使之达到相对较高的水平。

3.5Ni低温钢的焊接

低温容器的生产,不仅要求钢材有良好的低温性能,而且经过焊接、热处理等加工过程后,焊接接头性能要保证低温使用要求。因此焊接材料的选择、焊接工艺规范对性能的影响以及焊后热处理规范的确定都是十分重要的,在此通过大量试验研究了3.5Ni钢的焊接、热处理及材料性能;制定了为获得最佳母材及焊缝综合力学性能的热处理工艺参数;掌握了该材料的焊接性,确定了最佳焊接工艺参数及相匹配的焊材。上述研究的结果,为应用该种材料制造产品奠定了扎实的理论和实际基础。

Ti微合金化对3.5Ni钢低温韧性的影响

利用光学显微镜和透射电镜观察不同Ti含量3.5Ni钢试样的组织及析出物,并通过测定其-80～-120℃的夏比冲击功来研究Ti微合金化对3.5Ni钢低温韧性的影响。结果表明,与0.042Ti试样相比,0.079Ti试样在热轧态和正火+回火态时晶粒大小相同,但其热轧态组织中珠光体细化,且正火+回火态组织中TiN数量增多,平均尺寸约为150nm;正火+回火处理后,0.079Ti试样在-80～-120℃的夏比冲击功为233～23J,均低于0.042Ti试样相应值(234～66J);对于正火+回火态试样,较粗大TiN粒子的析出是造成其低温韧性降低的主要原因。

3.5Ni钢低温设备的制造和焊接

本文针对低温设备的特点，结合３－５Ｎｉ 钢项目的应用研究，对钢材、焊材、冷和热成形、焊接以及焊后热处理等进行综合分析和评价，从而总结出低温设备制造过程中，应遵循的一些规律。

3.5Ni钢TIG焊焊接性能研究

采用配套的TIG焊丝对3.5Ni钢进行TIG焊焊接性能研究,结果表明TIG焊焊接接头具有良好的力学性能,不仅能够满足3.5Ni钢焊接技术条件要求,而且其低温冲击韧性还具有较大的富裕量。

3.5Ni低温压力容器钢氧化层结构特性分析

以3.5Ni低温压力容器钢为研究对象,模拟其加热过程,采用扫描电子显微镜分析了其加热后表面氧化层的显微结构。结果表明:3.5Ni低温压力容器钢的氧化层分为疏松氧化层和致密氧化层,疏松氧化层冷却过程中易鼓起脱落,致密氧化层的外部为一层连续的镍铁金属富集层,将金属氧化物包裹其中,具有一定的强度和韧性,是3.5Ni低温压力容器钢氧化铁皮难以除尽的主要原因。