9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢搅拌摩擦焊焊缝组织和冲击性能分析

对9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢搅拌摩擦焊焊缝的微观组织演变和冲击性能进行了分析.结果表明,由于搅拌针剧烈的机械搅拌和焊接热循环的双重作用,搅拌摩擦焊缝区域内发生晶粒破碎、完全奥氏体化动态再结晶、晶界处M23C6相溶解和晶内M3C相析出,焊后较大的冷却速率抑制晶粒长大,促进了马氏体转变.在−100~20℃温度内进行了冲击试验,随着冲击试验温度的增加,母材和FSW焊缝的冲击吸收能量均表现为单调增大的特征,同时冲击断裂模式由脆性断裂逐渐转变为延性断裂.由于FSW焊缝中板条马氏体的形成、“针状”M3C碳化物的析出,FSW焊缝的硬度显著增大,并且在相同温度下FSW焊缝的冲击韧性发生降低,韧—脆转变温度由母材的−50℃升高至−40.2℃.

9Cr3W3Co耐热钢锻造工艺数值模拟及实验研究

通过Deform 3D模拟了9Cr3W3Co耐热钢连续多道次锻造工艺,分析了等效应力、等效应变场和温度场的分布规律。基于模拟结果,优化了锻造工艺,并通过Gleeble-3800热模拟试验机对9Cr3W3Co耐热钢进行不同变形参数多道次热压缩实验,分析了不同变形参数下的热变形行为,结合热模拟真应力-真应变曲线和显微组织,验证了模拟的准确性。结果表明,模拟后的优化锻造工艺为应变速率5 s^(-1),变形方式为先大变形后小变形,变形后的坯料心部温度分布均匀,为951~970℃,等效应变分布均匀,为2.15~2.19。当应变速率为5 s^(-1)时,动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而变大,采用先大压下量后小压下量的方式,可获得完全再结晶的等轴晶,平均晶粒尺寸为15μm,变形后组织均匀性更好。结合微观组织演变结果分析,模拟实验具有可行性,实验结果与模拟结果基本吻合。

9CrMoWV耐热钢的高温持久蠕变性能及组织行为研究分析

为了表征9CrMoWV耐热钢在实际应用中的力学行为,对9CrMoWV钢在不同温度和应力条件下进行持久试验,并对持久试样进行OM、SEM、TEM观察,分析不同温度、应力和持久试验时间对9CrMoWV钢显微组织和宏观、微观断口的影响,同时统计Laves相的尺寸变化及其他第二相分布情况。结果表明,随着试验时间和温度的增加,断口韧窝尺寸增大,板条状马氏体回复程度增大,Laves相的尺寸变化明显,分布于晶界的M_(23)C_(6)与Laves相均发生不同程度聚集粗化,这是高温低应力区试样断裂的原因之一。

超超临界机组汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢研究

文章介绍了超超临界汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢的发展历程,重点阐述了其基体组织与强化相的研究进展,并探讨了含B的9%-12%Cr转子用中存在的问题,展望了超超临界机组汽轮机转子用耐热钢中的发展趋势。

9%～12%Cr马氏体耐热钢母材及焊缝的硬度控制

对P91钢母材及焊缝硬度与强度、冲击功及断裂韧度的关系进行的试验研究表明,当硬度低于180 HB时,P91钢母材及焊缝的强度不满足相关标准要求;当硬度高于270 HB时,焊缝的冲击功不满足相关标准的要求。试验结果与9%～12%Cr马氏体耐热钢的硬度控制判据相吻合。

9％-12％Cr高等级耐热钢的IV型开裂研究进展

9%～12%Cr高等级耐热钢因其性能优势在超超临界机组中有良好的应用前景,但这些钢在高温、低应力长时间运行时其焊接接头的细晶区有出现IV型开裂的可能性。介绍国外研究机构对铁素体耐热钢IV型开裂的研究成果,分析了IV型开裂的试验应力该如何确定,我国目前投产运行的超超临界机组P92钢焊接接头的服役参数是否会导致IV型开裂从而引起部件失效等,从而为试验研究新型耐热钢的IV型开裂提供依据。

9Cr-2W耐热钢的微观组织及析出相的研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对9Cr-2W耐热钢的组织结构及析出相进行了研究.结果表明：9Cr-2W耐热钢在正火态下的显微组织为马氏体,含有几十到上百nm的NbX析出相以及几十nm的针状渗碳体,而在回火态下的显微组织为回火马氏体,析出相主要是100~300 nm的M23C6型析出相和50 nm左右的MX型析出相;9Cr-2W耐热钢在650℃、110 MPa下持久断裂后的显微组织仍为回火马氏体,持久断裂试样中除了M23C6型和MX型析出相以外,还发现尺寸为100~500 nm左右的Laves相,主要分布在晶界上.

9%Cr耐热钢的高温热变形机制及组织演变

采用等温恒应变速率热压缩试验研究9%Cr耐热钢等轴锻态组织1000-1300℃、应变速率0.005-5s-1、50%变形程度条件下的热变形行为,分析热变形参数对应力-应变曲线和微观组织演变机理及规律的影响,并建立该合金不同应变条件下的热加工图。结果表明：9%Cr耐热钢突破传统始锻温度控制在1200℃左右的现状,采用适当提高热变形温度、增大应变速率的热变形新工艺,可以获得良好的组织和性能,并能够有效地防止裂纹的产生。

回火温度对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB耐热钢组织及性能的影响

为了满足高温条件下超超临界汽轮机发电机组对材料的需要,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机等设备研究了回火温度对ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB耐热钢的组织性能的影响。研究结果表明,当保持淬火温度和时间(1 100℃×1 h)不变及回火时间(2 h)恒定时,回火温度的变化对其显微组织及力学性能的影响比较明显。整体上来说,随着回火温度的上升,抗拉强度、屈服强度以及硬度,呈现先升高后降低的趋势,而延伸率则呈现先下降后上升的趋势。热处理为淬火(1 100℃×1 h)+第1次回火(730℃×2 h)+第2次回火(720℃×2 h)的试样,其显微组织相对比较理想,其板条状的回火马氏体细小致密,并且第2相呈颗粒状、大小均匀、弥散地分布于马氏体板条的晶界及晶内,因此选取其作为ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB耐热钢的优化热处理工艺。

700℃高温短时时效对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB铁素体耐热钢显微组织的影响

为了解ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB铁素体耐热钢在高温使用过程中的组织演化规律,采用透射电子显微镜和能谱仪等先进手段研究高温时效对该钢组织的影响。结果表明:在700℃时效100 h后,该钢的基体组织主要由马氏体板条、大量位错和析出相组成;析出相主要是Fe(Cr,Mo)23C6、VC、Fe2Mo型Laves相;大尺寸的Fe(Cr,Mo)23C6型碳化物主要分布于马氏体板条界和原奥氏体晶界,细小的VC型碳氮化物主要分布于基体,且析出相的数量增加;在高温时效过程中,Fe(Cr,Mo)23C6的尺寸增大,VC颗粒尺寸变化不大,热稳定性比Fe(Cr,Mo)23C6好。

ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢的高温抗氧化性研究

对ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢在900℃和1 100℃下进行高温抗氧化性试验,并用X-射线衍射法对氧化膜的结构进行分析。结果表明:该耐热钢在900℃下完全抗氧化,在1 100℃下抗氧化。氧化后期试样表面形成了保护性氧化膜,提高了材料的高温抗氧化性。

5Cr21 Mn9Ni4N耐热钢高温运行条件下组织性能的变化

利用XRD、SEM研究了5Cr21Mn9Ni4N(21 4N)耐热钢在高温(600～800℃)运行过程中组织结构的变化及其对性能的影响。结果表明,高温运行条件下基体组织发生胞状分解,形成M23C6+γ组成的层状组织是排气门盘部断裂失效的主要原因。原始组织状态决定了高温运行条件下21 4N钢的组织稳定性。

9%Cr耐热钢接头HAZ中的Ⅳ型裂纹

综述了9%Cr钢接头HAZ中Ⅳ型开裂的形态性质、影响因素及控制原理。结果表明,发生在接头HAZ细晶区和临界区的Ⅳ型裂纹,沿晶界粗大析出相产生的蠕变空洞或微孔串接扩展,属于蠕变损伤性质的典型脆性断裂裂纹。不均匀的马氏体+碳化物+微量δ-铁素体组织是Ⅳ型裂纹形成的组织因素。HAZ宽度对接头蠕变断裂强度影响很明显,母材中添加适量的B使焊接接头获得了良好抗蠕变断裂性能,焊接工艺因素的影响亦不可忽视。优化母材成分和显微组织是控制Ⅳ型裂纹倾向的必要条件,而正确的工艺措施则是控制Ⅳ型裂纹倾向的充分条件。

ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB耐热钢材料开发应用研究

随着火电超超临界机组蒸汽参数提高到28 MPa^30 MPa/600℃/620℃,对耐热钢的性能要求进一步提高,在目前耐热钢铸件材料无法满足该参数长期运行的条件下,开发了一种含Co和B的新型耐热钢材料。利用先进的JMat Pro计算软件对ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB进行成分配比和组织及相的模拟,并按计算确定的成分进行试制,通过对进口试块的常规力学性能、高温瞬时拉伸、断裂力学、高温持久-蠕变性能、组织稳定性及相分析和多回火试验后常规力学等使用性能和工艺性能进行了测试、分析,研究表明ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB材料可适用于620℃等级超超临界机组阀门、汽缸等高温高压部件。

9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢焊接接头不同部位的显微组织和力学性能

采用焊条电弧焊(SMAW)对9Cr-3W-3Co新型马氏体耐热钢进行多层多道焊,通过OM,拉伸、冲击和显微硬度测试等试验,分析了焊接接头不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,焊接接头上部和中部的焊缝金属主要由晶粒相对粗大的柱状晶和等轴晶组成,下部几乎全部由晶粒细小的等轴晶组成;焊缝上部和中部金属的显微组织为回火马氏体、大量碳化物颗粒和少量块状M-A组元,焊缝下部金属显微组织由回火马氏体、少量针状δ铁素体和弥散分布的碳化物颗粒组成;焊接接头不同部位的显微硬度分布规律基本一致,从母材经热影响区到焊缝,其硬度逐渐升高,下部焊缝金属的平均硬度为HV288,相对最高;焊接接头不同部位的拉伸和冲击性能存在明显差别,下部焊缝金属的抗拉强度最高(平均726.39 MPa),其冲击吸收功(平均23.3 J)高于母材的(20 J);而上部和中部焊缝金属的抗拉强度和冲击吸收功均低于母材的。

火电锅炉用高强度铁素体耐热钢9Cr-2W概述

介绍火电锅炉用新型高强度铁素体耐热钢9Cr-2W的研发背景、化学成分、物理性能、CCT曲线、常温力学性能及高温性能。9Cr-2W钢具有高的高温持久强度和持久塑性、优良的抗蒸汽氧化性能和抗高温腐蚀性能,可替代TP347H等奥氏体不锈钢制造超临界、超超临界火电机组高温过热器等,经济效益显著。

正火冷却方式对9%Cr铁素体耐热钢组织与力学性能的影响

采取油冷和水冷2种冷却方式对9%Cr铁素体耐热钢进行正火处理,再进行回火,研究了正火冷却方式对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:与水冷相比,油冷处理后试验钢的马氏体板条宽度较大,位错密度较小,晶界上析出的M_(23)C_(6)碳化物尺寸较小;与水冷相比,油冷处理后试验钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率以及上平台冲击吸收功分别提高了9.3%,4.7%,6.1%,5.4%,韧脆转变温度降低了17.7℃,拉伸性能和冲击性能提高。

含硼、钴9%Cr耐热钢的热变形行为

热机械模拟试验是研究新型含硼、钴9%Cr耐热钢材料的有效方法,试验在温度T为900～1050℃、应变速率ε·为0.001～10s-1条件下进行,确定材料的热变形参数。利用相关试验数据建立基于峰值应力的新型含硼、钴9%Cr耐热钢本构方程,并以动态材料模型和Murthy失稳准则为理论基础,绘制材料的热加工图。试验结果表明:含硼、钴9%Cr耐热钢在高温下有较好的塑性,变形温度和变形速率对其高温塑性影响不大,但对动态再结晶的影响比较明显。将试验后的试样进行抛光腐蚀,并利用光学显微镜对含硼、钴9%Cr耐热钢在不同变形条件下的组织演变进行观察,进而研究动态再结晶生成及变化规律。

9Cr-1.7W-0.4Mo-Co铁素体耐热钢等温时效的组织演变

利用光学显微镜、扫描电镜等研究了9Cr-1.7W-0.4Mo-Co铁素体耐热钢在700℃等温时效条件下的显微组织演变规律,并就时效的硬度变化及组织中元素分布进行了分析。研究结果表明,9Cr-1.7W-0.4Mo-Co铁素体耐热钢组织随着等温时效的进行发生了回复再结晶,马氏体板条尺寸增大,M_(23)C_6和MX沉淀相的析出数量、颗粒尺寸均明显增加。铁素体晶界周围析出大量的M_(23)C_6相,并且还在晶粒内部发现了MX相。时效初期的维氏硬度值增大,随后逐渐降低并最终趋于稳定。

改进型9Cr耐热钢高温长时时效组织演变研究

汽轮机转子工作环境苛刻,其需要的耐热钢材料的组织稳定性对其安全运行具有至关重要的影响。对原始态和经过538℃时效8 000 h的改进型9Cr耐热钢进行对比研究。结果表明,经过高温长时时效后,改进型9Cr耐热钢的基体组织仍为马氏体,组织较稳定。利用扫描电子显微镜(SEM)对碳化物进行观察并统计,发现经高温时效后,碳化物的体积分数由原始态的0. 6%上升到约1. 5%,平均尺寸由146 nm增加至约186 nm,碳化物长宽比仍约为1. 5。碳化物尺寸虽略有增加,但未发生明显的粗化和聚集现象。在透射电子显微镜(TEM)下观察,发现时效后有Mn_(15)C_4和V_8C_7亚稳碳化物析出。研究表明,改进型9Cr耐热钢具有较好的高温组织稳定性,可以满足高温长时间工作的需要。