热处理对耐热钢X12CrMoWVNbN10-1-1力学性能的影响

研究了淬火温度1025～1125℃+570℃4 h空冷+720℃2 h空冷和1050～1075℃淬火后二次回火温度680～780℃对马氏体耐热钢X12CrMoWVNbN10-1-1(%:0.11C、10.28Cr、0.77Ni、1.0Mo、0.96W、0.18V、0.04Nb、0.053N)力学性能的影响。结果表明,随淬火温度的提高,钢的强度增加,塑性变化不大,但冲击韧性显著下降。随回火温度的提高,强度下降、塑性、韧性增加。该钢优化的热处理工艺为:1 050～1 075℃1～2 h油冷+570℃4 h空冷+715～725℃2 h空冷。

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢的组织和高温力学性能

试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢的显微组织和高温力学性能。结果表明:该钢经1075℃#1 h油冷淬火+570℃×4 h,空冷一次回火+720℃×2 h,空冷二次回火后的显微组织为典型的回火板条状马氏体组织,在原奥氏体晶界和板条界分布M23C6型碳化物,在马氏体板条内分布有纳米尺寸的MX相,此外还有少量在淬火加热时未溶解的尺寸达到0.6μm的残余MX相;在500～650℃范围内抗拉强度和屈服强度随试验温度的升高而降低,伸长率和断面收缩率随试验温度的升高而升高;持久强度与Larson-Miller参数P=T(25+lg(tf))/1000之间符合抛物线关系。

X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢中的马氏体相变过程

通过膨胀试验研究了X12CrMoWVNbN10—1—1铁素体耐热钢在不同奥氏体化条件下的马氏体相变过程．结果表明：在温度1010～1200℃奥氏体化15min条件下，马氏体相变的开始温度点Ms与结束温度点Mf随着奥氏体化温度的增加而升高；在1070℃奥氏体化时，Mf随奥氏体化时间的延长而升高，而在奥氏体化时间小于3h时，随着奥氏体化时间的增加，M5上升，在奥氏体化时间超过3h后，Ms稳定在460℃左右；根据膨胀曲线拟合得到在1070℃奥氏体化保温不同时间条件下的马氏体相变动力学方程．

X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2~0.4)和保载时间(0.3~1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明:试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢高温持久试样断裂原因分析

采用光学显微镜和扫描电镜对X12CrMoWVNbN10-1-1钢的高温持久性能试样进行组织分析。结果表明,钢中粗化的M23C6促使蠕变孔洞形成,在外力作用下蠕变孔洞不断长大并连接,是导致试样断裂的根本原因。

进口X12CrMoWVNbN10-1-1转子的显微组织和力学性能分析

X12CrMoWVNbN10-1-1钢在我国已被广泛用于超(超)临界机组汽轮机转子等大锻件,需求量较大,但目前仍依赖进口。国内对进口X12CrMoWVNbN10-1-1转子实物件的成分、纯净度、组织和性能尚缺乏全面了解。为此,本文对某进口X12CrMoWVNbN10-1-1转子进行了取样分析,以期为该钢种转子的国产化提供参考。

温度对X12CrMoWVNbN10-1-1钢组织及力学性能的影响

对X12Cr Mo WVNb N10-1-1耐热钢进行了300-600℃之间的高温力学试验,利用OM,SEM与TEM观察分析各温度下材料的微观组织及断口形貌,研究了温度对材料组织及高温力学性能的影响.结果表明：随温度升高,300～400℃,析出的脆性M3C相的数量和尺寸不断增加,且出现偏聚,析出强化和形变强化作用逐渐增强,塑性变形中,脆性相M3C处更容易出现应力集中,裂纹的产生、扩展更快,更易断裂,材料的塑性随之下降.400-600℃,碳化物发生转变,M3C相快速重熔分解,M7C3及M23C6开始析出,使得析出相的数量和尺寸下降,强化作用减弱;同时,动态回复作用越来越强,材料的强度快速下降,塑性快速上升.

X12CrMoWVNbN10-1-1钢超超临界蒸汽阀体铸件热处理工艺试验

通过对GXl2CrMoWVNbN1O-1-1铸件的热处理工艺试验,测定了不同热处理工艺下材料的力学性能。结果表明,在1 100℃正火状态下,试样的强度随回火温度升高而下降,塑性和冲击功随回火温度的升高而上升。综合分析得到该钢优化的热处理工艺为1 100℃正火,740℃回火。

基于JMatPro软件的X12CrMoWVNbN10-1-1钢析出相热力学模拟和分析

以火力发电用耐热钢X12CrMoWVNbN10-1-1钢(以下简称X12钢)为研究对象,利用JMatPro软件对其进行了平衡状态下的凝固、过冷奥氏体等温转变和连续冷却转变的模拟计算,并绘制了凝固相图、TTT曲线和CCT曲线.结合扫描电镜和透射电镜对热处理后基体中析出相进行观察和分析.研究结果表明:奥氏体化加热温度低于1192℃时,可避免X12钢室温下残留δ铁素体;奥氏体化冷却速度在550~700℃时大于10℃/min,可避免M_(6)C相形成;X12钢平衡相图中M_(23)C_(6)相在904℃析出、LAVES相在700℃析出、Z相在689℃析出;X12钢中的M_(7)C_(3)相和M_(3)C相是在550℃回火过程中析出的,随后转变为M_(23)C_(6)相.

基于应变能密度的X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳寿命预测模型

根据应力控制下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行的蠕变-疲劳试验来验证基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型,并对620℃下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的弹性应变、塑性应变和蠕变应变进行分析。结果表明:在蠕变-疲劳交互作用下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的损伤过程包括3个阶段;一次循环稳定阶段的平均应变能密度与总应变能密度成反比,而总应变能密度与蠕变-疲劳寿命成正比,可选择稳定阶段应变能密度的表达式来预测蠕变-疲劳寿命;在应力控制下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的短时保载蠕变-疲劳试验同样可以预测长时保载的蠕变-疲劳寿命,意味着基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型对于X12CrMoWVNbN10-1-1钢也适用。

X12CrMoWVNbN10—1—1钢高温裂纹扩展特性分析

裂纹的萌生是汽轮机转子不可避免的问题,而裂纹的扩展对电厂运行产生极大的威胁.X12CrMoWVNbN10-1-1钢在火电领域应用广泛,针对X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢高温下的裂纹扩展特性进行了分析:对X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下进行了疲劳裂纹扩展试验,对载荷、应力比及频率等参数影响裂纹扩展的情况进行了研究,并结合Paris模型、Forman模型以及C*参数模型,研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳及蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展速率模型.结果表明,X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率da/dN与载荷水平P及频率f呈正相关,与应力比R呈负相关;Paris公式和Forman公式适合描述X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率,C*参数适合描述其蠕变-疲劳裂纹扩展速率.

X12CrMoWVNbN10-1-1轮盘试制锻件组织与性能研究

针对120t电渣炉电渣重熔冶炼并锻造得到的规格为1900mm×500mm的X12CrMoWVNbN10-1-1轮盘试制件,研究了其不同部位的组织以及力学性能。结果表明,此轮盘锻件径向不同位置的成分和组织均匀性较好,且经过长时间锻后等温热处理能够实现完全的扩散型相变,热处理后的力学性能无明显差异。由于此锻件来源于电渣铸锭靠冒口侧,冶炼工艺控制不当导致氧含量较高。影响了材料的拉伸性能。

X12CrMoWVNbN10-1-1钢δ铁素体析出规律研究

通过大量试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢δ铁素体的析出规律。试验结果表明:δ铁素体在1 100℃以下保温时析出并不明显,在1 100℃以上时,随着加热温度的提高将大量产生。尤其在1 150℃以上时,析出大量δ铁素体,严重降低钢的冲击韧性,影响材料的力学性能。

1000MW超超临界汽轮机9%~12%Cr铸钢件焊接与热处理工艺实践

GX12CrMoWVNbN10-1-1是一种新型9%-12%Cr抗蠕变铸钢。介绍该材料焊接及热处理的工艺,通过对焊前预热、焊接电流、焊接速度等的控制,在A3温度150℃以上进行正火处理后,辅以适当回火及去应力处理,所生产的铸件满足技术标准的要求。

冷却速度对X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢的力学性能影响

采用力学性能测试、金相分析以及TEM微观结构分析,研究了淬火和回火冷却速度对X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢力学性能的影响,并探讨了脆化机制,结果表明:在相同的回火工艺下,随淬火冷却速度的降低,强度降低,塑性变化不大,但冲击值增加,其主要原因是缓冷降低了马氏体基体的再结晶温度,导致基体的回复与再结晶程度增加;随回火冷却速度的降低,屈服强度略增加,抗拉强度、塑性变化不大,而冲击值下降,具有高温回火脆性的特征。

耐热钢表面TiAlCrN/NiCrAlY涂层的制备和热震性能

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢因其优良的性能被用作超超临界蒸汽轮机转子和叶片材料,缺点是随着温度的升高,其性能迅速下降。采用真空电弧离子镀在该耐热钢表面沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层,研究了该涂层的表面形貌、截面形貌、成分和结合力,同时还研究了该涂层在650℃条件下的热震性能。结果表明:使用真空电弧离子镀可制备厚度为8μm的致密TiAlCrN/NiCrAlY涂层,表面成分为Ti0.51Al0.17Cr0.16N0.15。涂层的临界开裂应力LC1为25N,涂层与基体剥离的临界载荷LC2大于60N。通过沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层可显著提高该耐热钢的抗热震性能。

提高GX12CrMoWVNbN10-1-1钢中氮收得率的实践

针对生产GX12CrMoWVNbN10-1-1钢时氮收得率低的情况,对氮的合金化工艺进行优化。3种充氮合金化工艺的对比结果表明:真空前加氮化铬合金,真空时用氮气代替氩气的氮合金化工艺效果最好,能在不影响产品质量的情况下使氮化铬中氮收得率从15.40%提高到25.43%。

提高返吹法冶炼GX12CrMoWVNbN10-1-1钢铬收得率的实践

采用100%返回料吹氧冶炼(返吹法)GX12CrMoWVNbN10-1-1钢时,铬收得率低。针对这个问题,对冶炼工艺进行了优化。通过提高随料配入的硅铁量、提高开吹温度和吹炼终点温度等,使熔清铬平均收得率由优化前的51.55%提高到优化后的76.29%,终点铬的收得率由40.49%提高到56.11%。

热处理对耐热铸钢组织与力学性能的影响

对G-X12CrMoWVNbN10-1-1耐热铸钢进行正火和回火热处理后,观察其微观组织;奥氏体化后采用风冷和油冷,研究淬火冷却速率对其微观组织和力学性能的影响;正火后采用不同温度回火,研究回火温度对微观组织和力学性能的影响。