200 mm厚度加氢反应器用特厚板12Cr2Mo1VR(H)的开发

介绍了加氢反应器特厚板12Cr2Mo1VR(H)钢的成分设计、冶炼、浇铸和轧制工艺,利用JMatPro软件计算热扩散率、热容量、钢板导热能力等重要相变参数,并分析了热处理制度对其组织、回火脆化性能、高温持久与蠕变性能的影响。生产过程中通过调整Cr、Mo(Mn)和V含量,控制各组织的形态和分布,促进晶内铁素体形核,利用洁净钢冶炼技术将有害元素控制在较低水平,减少有害元素晶界偏聚产生的回火脆化现象,利用水冷模浇铸技术和控制轧制技术控制原始晶粒度,性能检测结果显示,12Cr2Mo1VR(H)钢的抗回火脆化温度达到-51℃,钢板经模拟热循环后X向、Y向、Z向的三个位置拉伸性能差异范围在15 MPa以内,厚度截面表层、厚度1/4、厚度1/2、厚度3/4位置冲击功均达到280 J以上,无较大的位置趋向差异,在540℃温度下,加载力为210 MPa时,持续1 010 h未断裂,高温蠕变弹性伸长率为0.147 5%,总塑性伸长率1.454 5%。

Cr12Mo1V1冷作模具钢CCT曲线及球化组织退火工艺

Cr12Mo1V1冷作模具钢合金含量高、导热性较差,对其轧制坯设定合理的退火工艺尤为重要。利用Gleeble热模拟试验机测定了Cr12Mo1V1冷作模具钢的相变膨胀曲线,结合金相组织和硬度检测获得了该钢的CCT曲线,同时研究了不同退火工艺对组织的影响规律。结果表明,Cr12Mo1V1冷作模具钢中珠光体组织的转变相区在600~827℃,贝氏体组织的转变相区在300~500℃,马氏体组织转变的临界冷速为0.5℃/s;随着冷速的增加,硬度逐渐增大,在冷速0.5℃/s时达到最大值并趋于稳定;当退火工艺中奥氏体化温度为890~920℃时,碳化物球化效果不佳,且部分碳化物沿晶界析出;当退火工艺中奥氏体化温度为850~860℃时,组织由细小粒状珠光体和少量未转变的残余奥氏体构成;随球化保温时间延长,碳化物的球化效果越好。结合CCT曲线可确定,退火工艺中的奥氏体化温度宜接近Ac1相变点,但不能超过该温度。

火力发电厂蒸汽管道ZG15Cr1Mo1V铸造水压堵阀裂纹缺陷成因分析

铸造水压堵阀裂纹缺陷已是火电金属监督检验典型问题之一,为探究裂纹缺陷成因,指导现场检验和缺陷处理,本文以ZG15Cr1Mo1V主汽和再热热段堵阀大规模裂纹缺陷为研究对象,从材料特性、水压堵阀结构特征、制造工艺、服役特点等方面展开分析。结果表明:堵阀制造阶段已存在微小原始缺陷,运行服役后扩展形成裂纹缺陷;材料特性和制造工艺决定其存在原始缺陷的倾向较大;分型铸造方式导致阀体两侧缺陷差异明显;水压试验时堵阀仅前侧受力的状况造成阀体前后侧裂纹缺陷差异;相贯线过渡区域、口环连接区域易形成缩松、微裂纹等缺陷,且过渡区域多为应力集中区,导致裂纹缺陷易在此富集与扩展;制造热处理和运行服役阶段温度、压力的作用,促使裂纹缺陷的生成与扩展。

12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625工艺研究

为保证12Cr2Mo1锻件带极埋弧堆焊Inconel625质量达到设计文件要求,对锻件基材和Inconel625焊接性能进行了分析,模拟承制产品实际生产状态进行堆焊工艺评定试验,采用周向堆焊和直道堆焊相结合的方法制备评定试件,对堆焊层化学成分、弯曲性能、硬度指标、金相组织、耐腐蚀性能进行了检测。试验结果表明,采用EQ62-50/ES200的焊带/焊剂组合可以获得性能优良的堆焊层。对堆焊层进行腐蚀速率检测,其焊态试样腐蚀速率为1.50 mm/a,固溶态试样腐蚀速率为1.17mm/a,两者之比为1.28,满足JB/T 4756—2006标准规定比值小于或等于1.5的要求。根据评定合格的焊接工艺对热高分气/循环氢换热器管板进行了堆焊,堆焊产品已稳定运行三年,未出现焊接缺陷和腐蚀缺陷。

2.25Cr1Mo0.25V耐热钢与304不锈钢AA-TIG焊接接头组织及性能研究

采用电弧辅助活性AA-TIG焊对2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢管进行异种钢材焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及力学性能进行分析。结果表明,使用AA-TIG焊能够一次性焊透2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢,得到成形良好的焊接接头。焊缝处无裂纹等焊接缺陷,焊缝处各元素在焊缝水平方向分布均匀。在靠近两侧母材的焊缝区,Cr、Fe、Ni元素有一定的梯度,但无明显偏聚。焊接接头两边的母材区硬度值较低,在焊缝区域硬度达到最大,焊缝区域的硬度波动范围在400~489 HV之间,最终拉伸试样都断在304母材上,得到的平均拉伸强度为406 MPa,最大的抗拉强度为542 MPa。

回火保温时间对Cr5Mo1V模具钢微观组织和硬度的影响

采用950℃空淬后,520℃保温不同时间(30、60、120及180 min)对Cr5Mo1V模具钢进行了回火试验,并用光学显微镜、扫描电镜及硬度仪分析了不同的回火保温时间下Cr5Mo1V模具钢的微观组织演变规律及硬度的变化。结果表明,随着回火时间的增加,Cr5Mo1V模具钢的组织由回火马氏体,逐渐转变为回火索氏体;随着保温时间的延长,其硬度呈现先增加,再下降的趋势,在120 min回火后,硬度达到最大值。所以,Cr5Mo1V模具钢回火时间的最佳选择是120 min。

大气下注生产30Cr1Mo1V转子钢锭的实践

30Cr1Mo1V转子是汽轮机机组的核心部件,通常采用双真空方式生产钢锭,并锻造成材。通过大气下注方式生产钢锭的技术难点分析,提出了增强真空能力、延长真空保持时间、优化保护浇注等控制措施,并开展了生产实践。结果表明,与传统双真空钢锭生产的转子锻件相比,采用大气下注的工艺方式生产能够满足技术要求,且生产效率提高,生产成本降低。

纳米涂层对Cr12MoV模具钢性能的影响分析

以60 wt%纳米铬粉、33wt%纳米钼粉、5.5wt%纳米氮化硅和1.5wt%纳米钇粉的混合粉末为喷涂粉末,采用大气等离子喷涂方法在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米涂层,并进行了涂层形貌、模具钢的冲击性能和耐磨损性能测试与分析。结果表明,纳米涂层组织致密,制备了纳米涂层后模具钢的冲击性能和耐磨损性能得到显著提高。与未制备涂层相比,制备了纳米涂层后模具钢的20、100和200℃冲击功分别增加57%、129%和333%;20、100和200℃磨损体积分别减少87%、89%和91%。

提高Cr12MolV模具钢耐磨性的研究

研究了六面锻造+余热淬火以及高频处理条件下钢中残余奥氏体量和残余应力对Cr12MolV的组织和耐磨性的影响。研究结果表明六面锻造+余热淬火可使钢的碳化物细化1～2级,晶粒度细化1～2级,并改善了耐磨性。而残余应力和残A的量越多,耐磨性越低。在所做的各类热处理制度中,残余应力最小的空冷+200℃二次回火试样的耐磨性最好。

热处理对4Cr4Mo2Ni1V模具钢组织与力学性能的影响

对4Cr4Mo2Ni1V模具钢进行不同温度的淬火和回火试验。采用OM、SEM、EDS、硬度测试、冲击试验等方法研究了淬火及回火温度对4Cr4Mo2Ni1V模具钢组织与力学性能的影响。结果表明:1000℃淬火态4Cr4Mo2Ni1V试验钢的组织主要为板条马氏体和少量Cr-Mo-V碳化物,1030℃淬火试验钢中碳化物基本溶解,马氏体组织粗化明显,1000℃为4Cr4Mo2Ni1V试验钢的合适淬火温度。随着回火温度的升高,4Cr4Mo2Ni1V试验钢硬度先略有下降,再升高又显著降低。冲击吸收能量先降低后升高,4Cr4Mo2Ni1V试验钢经过1000℃淬火+560℃回火处理后,综合力学性能匹配最好。

ZG12Cr10Mo1W1VNbN F92超超临界异种钢焊接接头显微组织和力学性能研究

在超超临界火力发电设备制造过程中经常遇到ZG12Cr10Mo1W1VNbN铸钢件与F92关键部件异种钢焊接。采用焊条电弧焊(SMAW)方法,使用E9015-G焊条焊接ZG12Cr10Mo1W1VNbN F92试板,对焊接试板进行去应力退火热处理,并利用光学显微镜、拉伸、弯曲、冲击试验机和维氏硬度计等对ZG12Cr10Mo1W1VNbN F92异种钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了初步研究。结果表明,采用E911焊条焊接并进行去应力退火热处理,可获得性能优良、组织稳定的焊接接头,其强度高于F92母材,HAZ冲击韧性较好,焊缝区硬度适中,焊缝区、HAZ、母材的组织均为回火马氏体。

2Cr12NiMo1W1V给水泵汽轮机叶片断裂原因分析

某电厂22#给水泵汽轮机第5级叶片发生断裂,通过宏观检查、力学性能、金相检验分析结果,叶片根部δ铁素体及其边界的二次析出相呈连续细带状分布,割裂了基体组织的连续性,造成材料综合性能、尤其是冲击疲劳性能下降,加之叶片根部加工凹槽导致局部存在应力集中,在汽轮机运行过程中,从叶片根部外侧萌生裂纹并疲劳扩展导致断裂。

（30~90）mm×（400~605）mm Cr12Mo1V1（D2）冷作模具扁钢的组织和性能

试验用Crl2MolV1（D2）冷作模具扁钢（/%：1.50C,0.35Si,0.40Mn,12.00Cr,0.95Mo,0.80V）的生产流程为30 t EAF-LF-VD-3 t铸锭轧制-890℃退火工艺。研究了D2冷作模具钢的断面尺寸（/mm：30×400,70×360,90×605）对该钢组织、共晶碳化物的尺寸、分布以及不均匀度、冲击韧性的影响。结果表明,随着扁钢截面尺寸的减小,共晶碳化物的颗粒尺寸、形态以及分布均匀性得到改善,扁钢的碳化物级别由90 mm×605 mm扁钢的4~6级降至30 mm×400 mm扁钢的1~4级,冲击韧性提高;钢的心部共晶碳化物分布最差（4~6级）,边部最好（1~4级）,心部的冲击韧性明显低于边部。

热作模具钢4Cr5MoSiV1的细化处理工艺试验

随着国内工业技术的进步，模具材料的开发与应用也得以飞速发展。4Cr5MoSiV1钢是一种新型热作模具钢，由于其优良的淬透性、淬硬性和良好的室温、高温性能而广泛应用于要求高韧性和冷热疲劳抗力、工作温度<700℃的热挤压模、压铸模和热锻模，其使用寿命远高于第一代热作模具钢5CrNiMo、5CrMnMo和3Cr2W8V。但近年来，有关部门通过抽检多个厂家发现，国产4Cr5MoSiV1钢与进口H13钢相比存在的最大差别是成分偏析、带状组织严重等现象。用此类材料制造的工模具经过常规工艺处理后，常出现早期失效。因此有必要对其热处理工艺进行研究和改善。

Cr8Mo1SiV冷作模具钢大颗粒共晶碳化物的控制工艺研究

基于高温均质化不同温度、时间和锻造变形比,研究了不同大颗粒共晶碳化物尺寸下Cr8Mo1SiV冷作模具钢的冲击韧性和耐磨性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和Image-J软件对材料的显微组织和大颗粒共晶碳化物进行了观察分析。试验结果表明:Cr8Mo1SiV冷作模具钢大颗粒共晶碳化物尺寸可由高温均质化和锻造工艺控制,高温均质化的温度越高、时间越长,大颗粒共晶碳化物的尺寸越小,提高温度的效果优于延长时间,高温均质化的温度工艺优选1 180℃左右,温度过高则使晶粒粗大、晶界熔化,温度过低则效果不显著,时间在保证晶粒度符合要求且无过热的前提下尽量延长,锻造变形比越大,则大颗粒共晶碳化物的破碎程度越大、尺寸越小、材料的冲击韧性及其稳定性越高,锻造变形比优选>16。

4Cr3Mn1Mo2V新型热作模具钢的连续冷却转变行为

通过热膨胀仪测定了4Cr3Mn1Mo2V钢不同冷却速率下的热膨胀曲线,结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度计,得到该钢的相变点和奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,利用局部平衡配分模型分析了锰元素对该钢连续冷却转变行为的影响。结果表明:4Cr3Mn1Mo2V钢加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度Ac1、加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Accm、马氏体转变开始温度Ms分别为806,870,300℃;随着冷却速率的降低,组织由马氏体转变为贝氏体,同时钢的硬度降低;贝氏体转变临界冷却速率为02.℃·s^(-1);CCT曲线中只存在马氏体和贝氏体转变区,这与锰元素会影响碳原子的扩散有关。

超临界汽轮机中压调速汽阀2Cr12NiMo1W1V钢阀杆断裂原因分析

通过宏观形貌分析、化学成分分析、力学性能测试、光学显微镜以及扫描电镜分析等方法对某超临界汽轮机中压调速汽阀2Cr12NiMo1W1V钢阀杆断裂原因进行了分析。结果表明:阀杆断裂的主要原因是其表面的渗氮层脆性超标,运行中当阀杆和与其紧密配合的阀碟发生挤压摩擦时,便会在应力集中的排汽孔处的渗氮层形成裂纹源,并在载荷作用下穿透渗氮层扩展至基体进而引发阀杆断裂;阀杆材料长期在超过其许用温度的环境下使用,造成蠕变老化,同时材料硬度偏高、塑性和韧性储备不足,都在一定程度上加速了裂纹的扩展,缩短了阀杆的使用寿命。

1Cr12Ni3Mo2VN核电用叶片钢高温本构关系

1Cr12Ni3Mo2VN是用于核电常规岛汽轮机末级叶片的新型钢种。在温度850℃~1 200℃,应变速率0.01s-1~20s-1条件下,利用Gleeble3500热模拟试验机对该钢种试样进行了等温压缩试验。采用双曲正弦函数描述流动应力、变形温度和应变速率的关系,获得了该钢种的高温本构关系方程,并采用试验数据验证了方程的准确性,为核电叶片锻造工艺的设计和模拟提供了合理的材料参数。

1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢的脆化机制

12%Cr耐热钢的脆化一直是材料研究的热点问题,借助于力学性能测试、金相分析、断口扫描分析以及TEM微观结构分析,研究了1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢在淬火、回火以及时效过程中产生的脆性,结果表明:淬火时的冷却速度对冲击韧性有显著的影响,冷却速度过慢将导致不可逆脆性,其脆化机制是由于缓冷时M23C6碳化物沿原奥氏体晶界连续析出,以及回火时残余奥氏体发生分解导致M2C碳化物沿奥氏体薄膜连续析出,杂质元素的原奥氏体晶界偏聚不是产生脆化的原因,导致不可逆脆化的淬火缓冷通过的温度区间为820℃～660℃;与回火温度有关的脆性有二类:450℃～500℃回火产生的(475脆性),脆化严重,其脆化机制是杂质元素的原奥氏体晶界偏聚和脆性相的析出,去脆化处理可以恢复其韧性;另一类是在约625℃回火产生的,脆化程度较轻;高温回火后缓冷引起的脆化很复杂,杂质元素的晶界偏聚、粗碳化物的析出以及二次淬火均导致回火脆性,通过去脆化处理均可以恢复其韧性。杂质元素的晶界偏聚是脆化的主导机制,二次淬火引起的脆化受环境影响非常大,引起的脆化也非常严重,是产品质量不稳定的主要原因。595℃长期时效脆化主要是由碳化物的析出以及杂质元素的非平衡晶界偏聚引起的,临界时间约为100h,通过去脆化处理可以恢复其部分韧性。