Si含量对超超临界汽轮机转子钢30Cr2Ni4MoV组织和性能的影响

30Cr2Ni4MoV钢(%:0.15～0.16C、0.03～0.45Si、0.12～0.14Mn、0.005P、0.005～0.006S、1.62～1.72Cr、3.60～3.63Ni、0.52～0.53Mo、0.07V、≤0.005A1)由10kg真空感应炉冶炼,锻后经930℃空冷+900℃空冷+640℃空冷处理,再经850℃水淬+600℃回火调质处理。试验结果表明,当钢中的Si含量由0.03%增加至0.45%时,钢中马氏体量增加,晶粒更为粗大;钢的抗拉和屈服强度分别从922～936 MPa和868～873 MPa增至1015～1028 MPa和950～959 MPa,但平均冲击功由205 J降至154 J。

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。

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。

淬火回火对W6Mo5Cr4V2Si新型高速钢组织与硬度的影响

采用不同淬火、回火工艺对W6Mo5Cr4V2Si新型高速钢进行热处理工艺试验,并对材料的微观组织及硬度进行了分析。结果表明:W6Mo5Cr4V2Si钢在1200℃以下淬火、600℃回火硬度较低;在1250℃淬火时,随回火温度的升高,材料的回火硬度下降,560℃左右回火后材料的硬度最高,为67.1 HRC左右,其组织主要由网状、半网状及颗粒状碳化物+回火马氏体组成。

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。

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.

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。

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.

正火时间对不同变形后30Cr2Ni4MoV钢晶粒度的影响

在实际生产中大锻件不同部位因变形不均匀而导致晶粒尺寸不一。为了探究这一现象,利用Gleeble-1500D热模拟试验机在1000℃、应变速率0.1 s^(-1)、变形量5%~55%时模拟了大型低压转子用30Cr2Ni4MV钢的变形过程,研究了其在随后正火过程中晶粒大小随保温时间的变化规律。结果表明,与未变形试样相比,经过相同正火的变形试样的晶粒得到明显细化。在900℃正火的初期,变形量小于35%时,晶粒尺寸随变形量的增加而减小;当变形超过35%后,变形量对晶粒尺寸影响不大,且随保温时间的延长,不同变形量变形后试样的晶粒均会持续长大,正火5 h可以消除变形量对试样晶粒度的影响。

4Cr10Si2Mo钢气门球化退火工艺的改进

4Cr10Si2Mo钢气门在电镦过程出现质量问题,对其化学成分、硬度和显微组织进行了分析。结果表明,由于球化不良而产生的不均匀带状碳化物是造成气门电镦质量问题的重要因素之一。通过改进球化退火工艺,使4Cr10Si2Mo钢的显微组织中的碳化物形态、分布得到改善,气门电镦的质量有了明显的提高。

4Cr10Si2Mo钢气门杆表面麻坑分析

4Cr10Si2Mo钢气门杆部在精磨后经常会出现"麻坑"。通过低倍检测、显微组织观察、SEM能谱分析等手段对"麻坑"产生的原因进行了研究。结果表明,其产生的原因与Si、Al、Ca形成的脆性夹杂物有关,在金属塑性变形及冷、热加工过程中,由于受到拉应力作用,脆性夹杂物碎裂后脱落而造成。为了防止"麻坑"的产生,必须提高气阀钢冶金质量,严格控制气门原材料表面质量及夹杂物的数量、大小、分布、形态。

30Cr2Ni4MoV钢消除混晶的方法

采用金相显微镜分析技术,针对30Cr2Ni4MoV大型转子钢锻件多次正火难以消除混晶的问题,研究比较了目前消除混晶最常用的多次高温正火工艺与高温侧正火工艺。结果表明,原始晶粒度为1级的晶粒,经三次高温正火晶粒度能达到7级,但经两次高温侧正火晶粒度就可达到8级。30Cr2Ni4MoV钢只需两次790℃高温侧正火,就能阻断粗大组织遗传,消除混晶,并有效细化晶粒。

30Cr2Ni4MoV超纯净钢冶炼技术研究

介绍了生产30Cr2Ni4MoV超纯净钢的冶炼技术。结果表明,产品Mn、Si、P、S、As、Sn、Sb等杂质元素含量控制得当,夹杂物评级结果优良,J系数控制稳定,产品最终满足技术要求。

30Cr2Ni4MoV钢的动态软化机制分析

利用小试样研究分析了30Cr2Ni4MoV材料动态软化机制在高温塑性成型中所起的作用,结果表明,在εp<ε<εs(稳态应变)变形区间,30Cr2Ni4MoV材料热变形晶粒尺寸不均,造成混晶,应当尽力避免。