淬火、回火对连铸QTNi4MoV球墨铸铁组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和硬度计等对QTNi4MoV球墨铸铁在淬火和回火过程中的组织及硬度变化规律进行了研究。结果表明:经1323 K保温4 h的石墨化退火处理后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球+残留奥氏体+针状贝氏体组成,硬度约为40 HRC;再经1223 K保温1 h油淬后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球、马氏体和残留奥氏体组成,硬度为48.5 HRC;淬火后QTNi4MoV球墨铸铁的组织具有良好的回火抗力,回火温度达到773 K时,其淬火马氏体才开始分解;经773 K保温3 h的一次和二次回火后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织为石墨球、回火马氏体和少量残留奥氏体,硬度值分别为47.5和46 HRC,抗拉强度高于900 MPa,满足铝合金压铸模具服役时对其制造材料在力学性能方面的要求。

多弧离子镀CrAlSiN涂层对Cr12MoV钢显微硬度和耐磨性影响的研究

为了提高Cr12MoV表面的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀技术在淬火及氮化处理后的Cr12MoV冷作模具钢表面制备CrAlSiN涂层。结果表明:经淬火、氮化和镀膜处理后Cr12MoV钢的显微硬度得到提高,淬火后镀膜的硬度为3028 HV,氮化后镀膜的硬度为3471 HV,是基体硬度(283HV)的12倍以上。氮化处理后镀膜层的摩擦系数低于淬火后镀膜层的摩擦系数。综合对比各试样的硬度、耐磨性、摩擦系数可知,多弧离子镀CrAlSiN涂层前氮化处理的效果优于淬火处理的。

锅炉扁钢用免退火12Cr1MoV盘条控轧控冷工艺优化

为开发免球化退火扁钢用12Cr1MoV热轧盘条,基于形变诱导相变机理,采用830℃终轧温度和800℃的吐丝温度。通过抑制形变奥氏体晶粒回复和再结晶过程增加形变储能,促进奥氏体分解为铁素体和珠光体组织。同时配合轧后风冷辊道速度调节,实现分段控制冷却,延长盘条在630~750℃区间停留时间,可完全消除盘条中马氏体和贝氏体组织。试验结果为:热轧盘条抗拉强度从576 MPa降至520 MPa,断面收缩率从66%提高至74%,淬火组织的消除使盘条变形能力明显优化,避免少量或极少量马氏体组织无法协同变形而产生的心部孔洞或拉拔断裂,经用户多规格批量使用,未发生塑性开裂问题。

基于Weibull分布和MOV脉冲电流特性的智能SPD脉冲电流寿命评估方法

浪涌保护器(SPD)是低压电力线路中用于限制过电压,泄放电涌电流的重要电气装置。随着物联网的发展,传统的SPD逐步发展成为具有在线监测工作状态、故障诊断、寿命预测等功能的智能SPD。由于SPD的寿命与其核心元件金属氧化物压敏电阻(MOV)的寿命密切相关,文中基于Weibull分布并结合MOV的脉冲电流寿命特性,通过试验得到了MOV在不同冲击下的特性方程。根据建立的脉冲电流寿命特性方程和运行中SPD的脉冲电流监测数据,提出了一种SPD剩余寿命评估方法,为智能SPD的不断发展提供了理论支持。

Ce对10Cr5MoV钢α-Fe晶粒尺寸及奥氏体长大行为的影响

采用背散射电子衍射技术对不含稀土和含稀土Ce的两种试验钢的α-Fe晶粒尺寸进行测量分析。结果表明,稀土Ce的加入使得α-Fe晶粒细化,形成的弥散细小的稀土夹杂成为异质形核核心,提高了回火过程再结晶形核率;固溶稀土的拖曳与钉扎作用延迟了再结晶的开始和结束时间,增加了再结晶转变的驱动力,降低了再结晶发生温度。采用不同的奥氏体化工艺对两种试验钢进行奥氏体化处理,研究Ce对奥氏体长大行为的影响。发现在880~1180℃加热、保温30~90 min奥氏体化条件下,试验钢的奥氏体长大指数n及晶粒长大速率常数K减小,奥氏体长大激活能Q与晶粒长大扩散频率因子M0增大,Ce的加入对奥氏体长大行为有抑制作用。

12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变研究

采用热膨胀测试仪、激光共聚焦显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜等手段,研究了12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变,绘制了实验钢过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,分析了冷却速率对冷却过程相变组织演变规律的影响。结果表明,冷却速率为0.5~30℃/s时,实验钢CCT曲线中会出现铁素体、珠光体、贝氏体以及马氏体四个相变区域。冷却速率为0.5~1℃/s时,转变产物由铁素体和珠光体组成;冷却速率为1.5~10℃/s时,转变产物主要是上贝氏体和铁素体;冷却速率为10~20℃/s,转变产物主要是上贝氏体、下贝氏体以及马氏体混合组织;冷却速率为30℃/s,转变产物主要由马氏体组成。冷却速率为1.5~20℃/s时,过冷奥氏体转变组织出现上贝氏体,会导致材料机械性能下降,容易导致裂纹形成和扩展。基于上述研究结果,提出降低12Cr1MoV钢连铸坯和热轧线下冷速措施,以减少上贝氏体组织,通过调整后棒材表面裂纹得到有效控制。

12Cr1MoV钢过热器管开裂原因

某公司服役的12Cr1MoV钢过热器管在较短的时间内发生开裂现象,采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、氢气含量分析、扫描电镜分析、金相检验等方法分析其断裂原因。结果表明:由于管坯内部存在原始疏松缺陷,穿孔轧制后缺陷位于钢管内壁;在钢管服役过程中,锅炉气中超标氢分子扩散渗入管壁,在内部缺陷处富集,过热管弯管段存在较大的残余应力,使缺陷处发生氢致应力腐蚀开裂,最终导致过热器管开裂。

长时运行过热器12Cr1MoV钢管的内壁氧化层

采用扫描电镜分析、能谱分析、X射线衍射分析、透射电镜分析、X射线光电子能谱分析、力学性能测试等方法对长时运行过热器12Cr1MoV钢管的内壁氧化层进行研究。结果表明:高温服役条件下,12Cr1MoV钢管的晶界析出面心立方结构的Cr23C6碳化物,该碳化物呈弥散分布,使晶界得到强化;钢管基材与内壁氧化层界面未出现明显的分层现象;随着服役时间的延长,晶界Cr23C6碳化物呈链状聚集分布,碳化物逐渐增多,颗粒尺寸逐渐增大,氧化层组织疏松,且与金属基体之间存在明显的分界面。

高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件材质老化分析及剩余寿命评估

通过试验和理论分析,对高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件材质老化进行分析,并对材质严重老化的部件剩余寿命进行评估,及时掌控高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件的质量情况,采取合理的措施,防止因设备长期带病运行等各种不利因素而引起各类事故,从而提高设备安全运行的可靠性。

1Cr11Ni2W2MoV不锈钢气体渗氮工艺研究

研究了1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢气体渗氮工艺参数对试样尺寸变化的影响,讨论了固溶冷却介质对其钝化膜形成与气体渗氮的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和X-ray衍射仪分析了渗氮层组织和物相,利用显微硬度计检测了其硬度,采用中性盐雾试验评价了钝化膜形成能力。结果表明:1Cr11Ni2W2MoV不锈钢固溶油淬时,其中性盐雾试验24h时发生表面锈蚀现象。在600℃×12h气体渗氮时,渗氮层由Fe_(2-3)N与Fe_(4)N相为主和少量CrN相组成,渗层硬度950HV0.1以上,渗层厚度≥260μm。采用固溶水淬时,中性盐雾试验72h未发现表面锈蚀现象,其渗层深≤10µm,表明固溶快速冷却有利于提升马氏体不锈钢表面钝化膜形成能力。

1Cr11Ni2W2MoV不锈钢轴承盖表面线性缺陷分析

对多个1Cr11Ni2W2MoV不锈钢轴承盖出现的线性缺陷进行研究,从宏观和微观角度对缺陷进行检测分析,结果表明:轴承盖零件出现的线性缺陷为锻造折叠缺陷,形成原因主要与多火次成形过程中毛坯毛刺被挤入以及捶打位置偏离有关。在此基础上,对锻造折叠的形成机理、危害和预防措施进行相关阐述。

水平集法模拟PCrNi_(3)MoV钢奥氏体晶粒长大组织演变

为了探索PCrNi_(3)MoV钢加热或高温下晶粒长大规律,采用水平集法进行数值模拟,研究其在不同加热条件下的晶粒长大组织演变行为,同时使用Gleeble-1500D热模拟试验机对PCrNi_(3)MoV钢进行1000~1100℃下保温10~2000 s的一系列等温条件下奥氏体晶粒长大试验。采用Burke-Turnbull晶粒长大模型,利用反算法求得材料参数中间变量M_(b)γ_(b)终值在1000℃、1050℃和1100℃时分别为7.51×10^(-6)mm^(2)s^(-1)、2.03×10^(-5)mm^(2)s^(-1)和4.26×10^(-5)mm^(2)s^(-1),时间指数n终值分别为0.5324、0.8026和0.7711,这表明1000℃下晶粒长大趋势显著低于1050℃和1100℃的长大趋势。为了解决n值不一致的问题,改进了Burke-Turnbull晶粒长大模型,改进模型的决定系数R 2为0.9932。采用改进的模型进行水平集法晶粒长大数值模拟,最后分析了水平集法模拟的奥氏体晶粒组织长大规律。结果表明:在2000 s的范围内,1000℃近似长大70%仍然属于细晶、1050℃近似长大500%(1000℃的7倍)、1100℃近似长大600%(1000℃的9倍),后两者属于粗晶,水平集法模拟的晶粒长大结果与试验结果均相吻合。

不同载荷和转速对真空淬火Cr12MoV钢磨损性能的影响

在干摩擦条件下,研究了真空淬火Cr12MoV模具钢在不同载荷和转速情况下的滑动摩擦磨损性能。利用摩擦试验机、电子天平、OM和SEM对试样的摩擦系数、磨损量、显微组织和磨痕形貌进行分析。结果表明:随着载荷增大,试样摩擦系数整体呈先上升后下降趋势,磨损量增加原因为摩擦面黏着撕裂及碳化物硬质颗粒脱落引起;随着转速增大,试样摩擦系数整体呈先上升后下降趋势,磨损量增大原因为摩擦面氧化膜不断形成与剥落引起。低载荷下,试样磨损方式为磨粒磨损,随着载荷增加磨损方式变为磨粒磨损和黏着磨损的混合形式;低转速下,试样磨损方式为磨粒磨损,随着转速增加,试样磨损方式转变为摩擦界面氧化膜不断形成与脱落而引起的剥层磨损。

干式车削不同淬硬状态下Cr12MoV钢表面粗糙度规律分析

为研究干式车削不同淬硬状态的Cr12MoV钢表面粗糙度的规律,首先采用四因素(切削速度v、切削深度a_(p)、走刀量f、硬度H)四水平设计正交试验方案,然后进行车削实验,最后对试验结果进行极差和方差分析,试验结果表明:(1)在影响因素给定的范围内,切削速度v、切削深度a_(p)、走刀量f、工件硬度H等4个因素对粗糙度Ra影响程度由主到次的顺序依次是走刀量f>切削速度v>工件硬度H>切削深度a_(p);(2)以粗糙度最小为优化目标,不同淬硬状态下Cr12MoV钢最优的车削参数为A_(2)B_(3)C_(1),即切削速度v=150 m/min、切削深度a_(p)=0.2 mm、走刀量f=0.05 mm;(3)建立粗糙度预测的指数模型(正交回归法,Orthogonal Regression Methodology)和非线性模型(响应曲面法,Response Surface Methodology),分析并比较可知二次RSM模型预测Cr12MoV淬硬钢车削加工粗糙度的精度比ORM预测模型高。

高压直流断路器耗能支路MOV关键技术

金属氧化锌避雷器(MOV)作为高压直流断路器的重要组成部分,具有电压等级高、吸收能量大(数百兆焦)的特点,工程设计难度大。该文详细开展了高压直流断路器MOV关键技术研究。首先,影响高压直流断路器MOV吸收能量的因素众多,MOV吸收能量计算和仿真难度大。同时详细分析了柔性直流系统运行方式、暂态保护控制策略、高压直流断路器的位置、故障点的位置以及故障类型对MOV吸收能量的影响,并以张北±535k V柔直工程为例,搭建七端仿真模型,归纳出直流断路器耗能支路MOV能量仿真方法。其次,高压直流断路器MOV能量巨大,需要涉及大量阀片串并联设计,该文从阀片生产工艺、一致性筛选试验、阀片配组、整体结构设计等方面开展多级阀片串并联的MOV一致性关键技术研究,同时设计多柱并联下MOV的监视和保护功能技术,提高其运行可靠性。最后,考虑到高压直流断路器中MOV的特殊应用工况,现有型式试验项目不能充分有效地考核其性能指标,还重点开展了MOV能量等效性试验和多柱均流测试的关键方法研究。高压直流断路器MOV关键技术研究涵盖了设计、生产与试验等各个环节,攻克直流断路器MOV设计难题,相关技术已经成功应用于张北±535 k V多端柔直工程。

Cr12MoV钢表面激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层及摩擦磨损性能研究

为了实现损伤Cr12MoV钢激光再制造,采用激光熔覆Ni60合金制备无开裂涂层。利用着色探伤剂、硬度计、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和摩擦磨损仪对所制备Ni60合金涂层的表面开裂、硬度、金相组织进行分析,并用摩擦磨损试验机对比研究了Ni60合金涂层和Cr12MoV钢的摩擦磨损性能。结果表明,当Ni60合金涂层长度L≤9 mm时,涂层表面无开裂;当Ni60合金涂层长度L>9 mm时,开裂区出现在母材邻近区,且随着涂层长度增大,开裂区也出现在涂层表面。要抑制激光熔覆过程中Ni60合金近母材区开裂,关键在于减少热输入对母材区的作用时间。最后,通过优选表面硬度相近的Ni60合金涂层和Cr12MoV钢进行摩擦磨损性能测试,发现两者的摩擦系数与耐磨性能相近,可望为损伤Cr12MoV钢激光再制造提供参考。

不同冷却速度下25CrNi2MoV轴承钢的组织与性能

采用Gleeble-3500热模拟试验机、OM、硬度测试、磨损试验等手段,研究了不同冷却速度对25CrNi2MoV轴承钢组织与性能的影响。结果表明:冷却速度在0.2~3.0℃/s范围内,25CrNi2MoV钢组织主要为贝氏体+铁素体,随着冷却速度的升高,25CrNi2MoV钢中铁素体含量逐渐减少,晶粒逐渐细化,其硬度值均在250 HV以下,耐磨性较差。当冷却速度为10℃/s时,25CrNi2MoV钢组织为马氏体和少量贝氏体的混合组织。冷却速度达到30℃/s时,组织中开始生成残余奥氏体。当冷却速度在10~60℃/s范围内,25CrNi2MoV钢的硬度值均在430 HV以上,耐磨性较好。

工艺参数对Cr12MoV表面激光熔覆M2高速钢高硬度涂层的影响

为增强轧辊表面硬度以提升轧辊工作寿命,采用1 kW光纤激光器在Cr12MoV表面制备M2高速钢熔覆层,探索最优激光工艺参数。通过着色探伤剂、X射线衍射仪及显微硬度仪,对不同激光功率和扫描速度下的熔覆层显微组织、成分、物相、硬度进行检测分析。结果表明:激光功率对熔覆层表面成形质量影响较大,扫描速度对其影响不明显;随激光功率增加,熔覆层表面平整度增强,裂纹数量降低,熔覆层组织成分分布越均匀,晶界偏析现象减弱,枝晶组织逐渐粗大,熔覆层显微硬度降低;熔覆层主要由Martensite、Austensite、Fe-Cr、MC、M_(2)C相组成,熔覆层内的组织主要是树枝晶和胞状晶,MC、M_(2)C等硬质相弥散分布在组织内;激光功率为1000 W,扫描速度为180 mm/min时,熔覆层表面无裂纹,最大显微硬度为1092HV_(0.2),是基体的2.63倍,满足工业性能需求。

1Cr11Ni2W2MoV钢疲劳裂纹闭合与试样类型的相关性

压力容器材料的疲劳裂纹扩展门槛值在预测服役寿命方面具有重要意义,而门槛值的准确测定常受到裂纹闭合的影响。为了验证采用角裂纹(CC)试样测定疲劳裂纹扩展门槛值时是否受裂纹闭合影响,采用1Cr11Ni2W2MoV钢加工了角裂纹试样和紧凑拉伸(C(T))试样,在室温下开展了疲劳裂纹扩展门槛值试验,并测定了门槛值对应的载荷-裂纹张开位移曲线。通过扫描电子显微镜对断口形貌中由裂纹闭合产生的磨损痕迹进行了观察。结合试验结果分析了两种试样类型的裂纹闭合程度及成因。通过CC试样测定的门槛值与C(T)试样相近或更小。在所测试4个CC试样中,仅有一个出现了足以影响裂纹扩展驱动力的裂纹闭合现象,而在所有测试的C(T)试样中均观察到了裂纹闭合。CC试样可用于疲劳裂纹扩展门槛值试验,并在当前试验条件下获得了接近理想门槛值的结果。

Cr12MoV钢滚丝轮的失效分析

Cr12MoV钢滚丝轮在使用中发生贯穿性开裂。为揭示滚丝轮开裂的原因,对其进行了宏观检验、化学成分分析、硬度检测、金相检验、断口分析及断口的能谱分析。结果表明:滚丝轮淬火后回火不充分,有尖角状碳化物,具有较高的内应力,韧性较差;滚丝轮的螺纹底部曲率半径过小,是应力集中点。这两方面的因素导致滚丝轮贯穿性开裂。