30Cr2MoVA钢环形大锻件热处理组织和硬度的预测

大型锻件热处理后的组织和硬度与材料成分和热处理工艺密切相关。本文利用FDM法计算了30Cr2MoVA钢环形大锻件淬火温度场及其在700℃时的冷却速度,结合淬火和回火组织及性能经验模型,对不同成分和热处理工艺下的组织和硬度进行了预测。实际生产检验结果表明,预测结果具有较高精度。该方法对大型锻件的生产具有一定的指导意义。

淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

30CrNi2MoVA钢的热处理工艺探讨

30CrNi2MoVA钢热处理后具有高的屈服强度和冲击韧度,且淬透性较好,淬火时变形小;切削加工性能好,具有较高的综合力学性能,主要用于承受较大冲击载荷和振动的重要结构件。为此,通过一定的工艺试验对这种钢的热处理性能进行进一步的探索,从而确定特定性能下的热处理工艺规范。

30CrMnSiNi2A和GC4(40CrMnSiMoVA)钢裂纹扩展性能比较分析研究

在分析30CrMnSiNi2A和GC4力学性能的基础上,在相同裂纹长度条件下,对两种材料的裂纹扩展寿命和裂纹扩展速率的统计特性进行了统计研究。经比较分析后认为,由于30CrMnSiNi2A钢的裂纹扩展速率较慢,故裂纹扩展寿命较长,但由于其分散性较大,在裂纹长度较大时,99.9%的安全寿命尽管仍比GC4钢大,但两者已很接近。

高强度30Cr2Ni4MoV钢低压转子锻件断裂韧性研究

断裂韧性是汽轮机转子设计、制造和安全性运行评估的关键材料数据之一。测试研究结果显示,汽轮机低压转子锻件用830 MPa强度等级30Cr2Ni4MoV钢在室温下的断裂韧性为264 MPa·√m。通过与其他强度等级的30Cr2Ni4MoV钢的断裂韧性数据进行对比分析,可见随着强度等级提高,30Cr2Ni4MoV钢的室温断裂韧性略有下降,但830 MPa强度等级钢的室温断裂韧性与常用的760 MPa等级基本处于同一水平,仍保持在较高值上。研究成果可为高强度30Cr2Ni4MoV钢低压转子锻件的设计制造提供参考。

步冷试验对核电低压转子30Cr2Ni4MoV钢组织及力学性能的影响

为了解决30Cr2Ni4MoV低压转子钢的长期时效脆化问题,采用化学成分和显微组织分析以及室温拉伸、硬度、冲击、韧脆转变温度测试等方法,研究了步冷试验对核电汽轮机30Cr2Ni4MoV低压转子钢组织及力学性能的影响。结果表明:步冷试验过程中,低压转子钢的晶粒长大,碳化物聚集粗化,导致其拉伸强度和硬度降低,室温冲击吸收能量降低,韧脆转变温度升高,但步冷试验后力学性能的下降并不明显,据此判断所研究的30Cr2Ni4MoV低压转子钢对时效脆化不敏感。

替打环用30Cr2Ni2Mo钢中低温回火性能研究

通过光学显微镜、拉伸试验、冲击试验等方法,研究了回火温度对替打环用30Cr2Ni2Mo钢组织和力学性能的影响。结果表明:在220~450℃区间回火,30Cr2Ni2Mo钢硬度由51.3HRC降至45.9HRC,屈服强度从1359MPa降至1299MPa,抗拉强度从1673MPa降至1492MPa,屈强比从0.81升高至0.87,冲击吸收能量整体走势几乎呈水平线,在250℃时出现高点值为31.7J。

30Cr2Ni4MoV钢的奥氏体化动力学

研究了30Cr2Ni4MoV低压转子用钢加热过程中的连续相变动力学与等温相变动力学。在测定该钢在0.008～20 K/s加热速率下奥氏体化膨胀曲线的基础上,运用Kissinger方法对实验数据进行基于非等温相变Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)模型的动力学分析,确定了模型中的参数:奥氏体化相变激活能Q约为2.367×106J/mol,J-M-A指数n约为0.2448,指前因子lnk0约为270.5。根据这些参数和J-M-A方程可进而获得等温奥氏体化相变动力学曲线。结果表明,非等温连续相变动力学曲线中包含等温相变动力学信息。对由于孕育期极短而难以准确测定的等温相变动力学曲线,从连续转变动力学数据抽取得到是一种可行而有效的方法。

低压转子钢30Cr2Ni4MoV动态再结晶行为研究

通过高温热力学模拟实验,研究了大型核电低压转子用钢——30Cr2Ni4MoV钢在850～1200℃、应变速率为0.01～1.00s-1变形条件下的高温变形行为,得到了该种钢在大型锻造件生产条件下的流动应力曲线。研究了发生动态再结晶的临界条件和显微组织,建立了30Cr2Ni4MoV钢的动态再结晶模型,初步确定了该种钢满足动态再结晶细化晶粒要求的合理锻造工艺区间。

30Cr2Ni4MOV钢多道次变形条件下的动态再结晶行为

汽轮机低压转子是大型核电机组的关键零部件,其主要用钢为30Cr2Ni4 MoV钢。文章通过高温热力学模拟实验,研究30Cr2Ni4 MoV钢在应变速率0.01s-1,温度1200℃～1150℃、1100℃～1050℃、1000℃～950℃双道次变形条件下的高温变形行为,得到30Cr2Ni4 MoV钢在大型锻造件生产中多道次变形条件下的流动应力曲线,以及动态再结晶的发生条件和组织控制规律。

AP1000汽轮机低压转子30Cr2Ni4MoV钢的组织及力学性能

采用化学成分和显微组织分析、室温和高温拉伸、硬度、冲击以及韧脆转变温度测试等方法,研究了30Cr2Ni4MoV钢低压转子不同位置的组织和力学性能.结果表明:低压转子不同位置的成分偏析较小,晶粒尺寸变化不大,拉伸强度和硬度比较均匀,但室温冲击性能、上平台能量和韧脆转变温度有所差别;与芯部相比,低压转子表面的室温冲击吸收能量和上平台能量高,韧脆转变温度低.

30Cr2Ni4MoV低压转子钢的静态再结晶行为

在Gleeble-1500D热模拟实验机上,使用双道次热压缩的方法,研究了30Cr2Ni4MoV低压转子钢在高温变形时的静态再结晶行为。讨论了变形温度、应变、应变速率与原始晶粒尺寸对其静态再结晶的影响。根据实验结果,建立了30Cr2Ni4MoV钢静态再结晶动力学模型以及静态再结晶晶粒尺寸模型。实验结果表明:间隔时间越长、变形温度越高、应变和应变速率越大,静态再结晶体积分数越大;变形温度越低、应变越大、原始晶粒尺寸越小,静态再结晶晶粒越细小。

30Cr3Si2Mn2NiNb钢中未溶相的热力学计算及分析

采用Thermo-Calc热力学软件模拟了30Cr3Si2Mn2NiNb钢奥氏体化时平衡相的演化规律以及非平衡态相的演化规律,研究了合金元素C,Mo,Nb和V对实验钢中未溶相的影响。通过SEM,XRD对30Cr3Si2Mn2NiNb钢淬火态组织进行实验观察及分析。结果表明：常规奥氏体化处理后,钢中未溶相主要有富Nb的MC相及富Mo的M6C相;当奥氏体化温度高于950℃时,M6C相完全溶解,MC相显著减少;30Cr3Si2Mn2NiNb钢适宜的奥氏体化温度为950~1000℃。计算结果指出,C,Nb抑制MC未溶相的溶解,V,Mo促进MC未溶相的溶解。

30Cr2Ni4MoV钢奥氏体晶核形成和长大行为

本文选取30Cr2Ni4MoV低压转子钢作为研究对象,利用光学显微镜对其非平衡组织重新加热到Ac1~Ac3+70℃温度区间的奥氏体晶核形成及长大过程进行了观察和分析。结果表明,在Ac1~Ac3+70℃的低温侧形成的奥氏体晶核以针状为主;中温区针状和球状两种奥氏体晶核并存;高温侧形成的奥氏体晶核以球状为主;奥氏体晶核在长大过程中,不仅针状奥氏体具有组织遗传效应,而且球状奥氏体在一定条件下也具有粗大组织遗传现象。

基于Procast软件模拟不同温度梯度条件下30Cr2Ni4MoV钢的凝固组织

30Cr2Ni4Mo V钢主要用于制造大型核电发电机转子,对晶粒大小的均匀程度要求较高。为研究其在凝固过程中不同温度边界条件下组织的生长规律,本文以通过建立不同温度梯度,实验模拟了大铸锭内部不同区域的组织。基于procast软件的CAFE模块,对实验模拟结果进行了数值仿真。数值模拟结果发现,当KGT模型中晶粒生长模型参数设置为a2=8.9×10-6、a3=4.5×10-6时,数值模拟结果与实验结果吻合较好,可以反映凝固组织中柱状晶和等轴晶的形貌与面积比。研究结果为预测大铸锭的凝固组织生长过程提供了有效依据。

30Cr2Ni4MoV转子钢疲劳断裂性能研究

系统全面地介绍了国产低压转子钢30Cr2Ni4MoV不同温度的低周疲劳性能、裂纹扩展速率和断裂韧性,提出了可用于疲劳设计和安全性评价的疲劳断裂性能数据和相应的数学表达式。

回火温度对中碳低合金钢ZG30Cr2SiMnMo显微组织、硬韧性及冲击磨料磨损性能的影响

研究了淬火后不同回火温度对中碳低合金耐磨钢ZG30Cr2SiMnMo的显微组织、硬韧性及冲击磨料磨损性能影响。结果表明:ZG30Cr2SiMnMo钢回火组织为回火马氏体;随回火温度的升高,ZG30Cr2SiMnMo钢的硬度和冲击韧度先升高后降低,250℃回火时最高硬度为52.4 HRC,冲击韧度最佳,V型缺口冲击试样的冲击吸收功为23 J;在冲击功为4.5 J时冲击磨料磨损条件下,随回火温度的升高,ZG30Cr2SiMnMo钢的耐磨性有下降趋势,350℃回火时耐磨性明显下降。ZG30Cr2SiMnMo钢具有较好的冲击磨料磨损性能,在200、250和300℃回火条件下其耐磨性与高锰钢(Mn13)接近,其主要磨损机制为疲劳剥落磨损和切削磨损。

长期服役后低压转子30Cr2Ni4MoV钢的性能研究

以1根长期服役的30Cr2Ni4MoV钢低压转子为例,通过显微组织分析、室温拉伸、高温拉伸和冲击以及韧脆性转变温度试验等方法研究了低压转子不同部位的显微组织和性能,并分析了低压转子强度和韧性变化的原因.结果表明:在低压转子电机端中心部位出现C、Cr、Ni和Mo等成分的偏析;转子不同部位的组织形态区别明显,服役时温度高的部位未发生明显的碳化物析出增多和颗粒粗化;转子不同部位的室温拉伸性能差别较大,服役时温度高的部位的拉伸强度未出现明显降低;转子外缘不同部位冲击韧性相同,但近中心孔不同部位的冲击韧性差别大;转子不同部位总冲击能量的区别主要表现为裂纹扩展能的差异,但裂纹形成能无明显区别;服役时转子高温部位的韧脆性转变温度升高;由于低压转子尺寸大,造成制造时不同部位的成分和显微组织的差别,这是导致不同部位性能差异的主要原因.

30Cr2MoV转子钢低周疲劳软化规律的研究

低周疲劳是汽轮机设计和运行中考虑的重点。针对国产 2 0 0 MW机组汽轮机转子上广泛使用的 30 Cr2 Mo V钢材料进行了常温和高温 550℃下应变控制低周疲劳试验。在试验的基础上得到了该材料的低周疲劳特性参数、循环应力 -应变曲线和具有95%置信度 ,误差限为 5%的应变 -寿命曲线 。