04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢焊接接头微观组织及性能研究

为提高04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢和20MnMoNb高强钢的焊接效率和其焊接机理,采用手工钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对同等厚度的两异种材料进行焊接,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线分析仪和硬度计等,研究了04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种金属焊接接头微观组织和力学性能。结果表明:采用TIG+SMAW焊接可以实现04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢的有效焊接;焊缝区域组织为γ相,从底部垂直于熔合线向上生长,Ni,Cr,Mo,Fe四种元素含量从04Cr13Ni5Mo侧向20MnMoNb侧均呈明显的梯度分布特征;接头的抗拉强度略低于两侧母材,达到04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢的92%,达20MnMoNb母材的98.2%,断裂类型为解理断裂+韧性断裂的混合型断裂;焊缝区域的硬度较两侧母材高,冲击吸收能量介于76.3~84.9 J之间。该研究对TIG+SMAW组合焊接在超级马氏体与高强钢焊接领域推广应用奠定一定的基础。

渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织及硬度的影响

对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢进行渗氮热处理,研究渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层、渗碳层和心部的微观组织变化,以及硬度的影响。结果表明:渗氮处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层和渗碳层由碳化物、回火马氏体和少量残余奥氏体组成,心部由板条马氏体及少量碳化物组成。渗氮90 h后G13Cr4Mo4Ni4V钢表面洛氏硬度提高,但波动性增大。渗氮50 h后的G13Cr4Mo4Ni4V钢渗层显微硬度最大,可达960 HV,渗氮层厚度为0.17 mm,有效渗碳层厚度为1.67 mm;而渗氮90 h后的G13钢显微硬度最大可达到906 HV,渗氮层厚度为0.19 mm,有效渗碳层厚度为1.26 mm。有效渗碳层厚度的降低与渗氮过程中碳元素向内扩散导致基体碳浓度降低有关,而显微硬度的降低与网状碳化物的析出降低了基体碳元素含量有关。

深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及力学性能的影响

为了研究深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及性能的影响,将试样分为6组,通过改变不同深冷时间(0、12、18、24、30、36 h)分别测试各组试样的拉伸性能及硬度的变化情况,观察各组试样的金相显微组织及拉伸断口形貌。结果表明:合适的深冷参数促使残余奥氏体向马氏体转变,并使晶粒得到细化,从而使材料强度及硬度得到了提升。当深冷时间为18 h时,试样的力学性能取得了最佳值,其抗拉强度与屈服强度分别达到了1109.0和937.7 MPa,硬度达到了36.8 HRC。

ZG04Cr13Ni4Mo钢组织与性能控制及前瞻性失效预防

三峡700MW级大型混流式水轮机转轮由上冠、下环和13-15片叶片组焊而成,重达400余吨,是目前世界上最大的水轮机转轮。上冠、下环和叶片材质均为ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢。ZG0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢具有高强度、高韧性以及良好的焊接性能,其性能与微观组织、化学成分和热处理工艺密切相关。从韩国、日本、欧洲进口的三峡转轮铸件中焊接时有时出现裂纹,分析结果表明该钢中含有大量的δ-铁素体,降低了材料的塑性和韧性。同时,δ-铁素体也会在在腐蚀性的环境中易引起材料的破坏。为了实现水轮机转轮大型铸件的国产化,系统地开展了转轮用ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的化学成分、显微组织、力学性能、铸造工艺与热处理工艺等关键工艺技术的研究,提出了通过优化化学成分和热处理工艺定量控制ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢中高温δ铁素体和逆变奥氏体两种相,提高了材料的综合性能。在对铸件材料研究的基础上,结合计算机模拟,实现了三峡大型水轮机转轮叶片的近终形制造。水轮机转轮在水电站机组运行中会出现的新问题,如空蚀、腐蚀、磨损、疲劳断裂等。本文讨论了长运行周期大型铸件的前瞻性失效预测所面临的科学问题和挑战。

ZG06Cr13Ni4Mo材料性能热处理研究

文章基于某汽轮机用ZG06Cr13Ni4Mo材料性能热处理工艺技术研究。通过开展不同性能热处理参数工艺试验,分析不同热处理工艺条件下的性能和组织结果,最终确定了ZG06Cr13Ni4Mo材料性能热处理的最佳工艺参数。

ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢力学性能研究

通过热模拟试验研究一次正火、两次回火热处理条件下,正火温度、正火冷却速度、一次回火温度、二次回火温度及回火时间对ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢性能的影响。试验结果表明,ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢在1040℃正火时强度和塑性较好,正火冷却速度快和一次回火温度高有利于屈服强度的提高,但一次回火温度升高降低了抗拉强度,二次回火温度升高和回火时间增加均不利于强度的提高。

热处理工艺对04Cr13Ni8Mo2Al钢逆变奥氏体含量的影响

使用快速相变仪、X射线应力分析仪、光学显微镜、硬度计等研究了不同温度时效处理及时效后的低温处理对04Cr13Ni8Mo2Al钢中逆变奥氏体含量和该钢硬度的影响。结果表明:试验钢的马氏体向奥氏体转变开始温度(Ac1)为620℃,马氏体全部转变成奥氏体的终了温度(A_(c3))为675℃;随着时效温度的升高,试验钢中逆变奥氏体含量先基本不变,后迅速增加,再迅速减少,并在时效温度为620℃时达到最大,为35%(体积分数);当时效温度低于Ac1时,试验钢的维氏硬度随着时效温度的升高而降低,当时效温度超过Ac1时,马氏体的形成导致维氏硬度略微增加,但当时效温度接近700℃时,维氏硬度又略微下降;时效处理后的试验钢经低温处理后,其维氏硬度增大,逆变奥氏体含量减少,且低温处理前后逆变奥氏体含量的变化量随着时效温度的升高而增大。

EAF-LF-VOD-铸造流程ZG06Cr13Ni4Mo钢中CaO-Al2O3-SiO2-MgO系夹杂物转变研究

对大型水轮机组用超低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo中夹杂物进行了全面的分析和研究。在40 tEAF-LF-VOD-铸造流程的工业试验取样分析的基础上,运用Fact Sage热力学软件,研究了不锈钢冶炼过程中CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系夹杂物的转变过程,得到夹杂物的熔点和塑性的变化规律。基于Fact Sage软件的计算,找到合理的夹杂物低熔点塑性控制区域,即在MgO含量为10%的CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO四元系相图中,夹杂物组分(%)为50～70SiO_2、10～20Al_2O_3、10～40CaO时,其熔点低于1 280℃。为得到低熔点的夹杂物,工业生产超低碳不锈钢应将脱氧剂Si/Al比控制在2～5。

回火处理对ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢铸件组织及性能的影响

以800~1000 MW级水轮机转轮常用材料ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢为研究对象,分析了不同回火温度和回火次数对材料显微组织及力学性能的影响。结果表明:ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢经过正火及一次回火或二次回火处理后,其金相组织均为板条状马氏体,并具有明显的原奥氏体晶界;当二次回火温度进一步升高时,板条状马氏体粗化,但仍保持马氏体板条位向及形貌;经正火及二次回火后材料综合力学性能显著提高;最佳热处理工艺为选择正火及二次回火工艺,且回火温度控制在600~640℃可以满足产品行业标准中力学性能要求。

复合化学热处理13Cr4Mo4Ni4VA钢摩擦磨损性能研究

对13Cr4Mo4Ni4VA钢进行了真空渗碳、复合硬化及离子渗硫处理,制备了不同梯度结构的表面层。对不同工艺试件的摩擦磨损性能进行了对比研究,并对相应表面层的组织及磨损形貌进行观察分析,探索了不同工艺试件的抗磨减摩机理。结果表明:复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢表面超硬(>70HRC),组织优异,结构梯度分布,抗塑性变形能力强,具有优异的抗磨减摩性能;不同深度的离子渗硫层(基于渗碳层或复合硬化层)都具有良好自润滑性能,在多种机理综合作用下保持减摩效果,但过厚硫化物层会导致耐磨性降低。

VOD冶炼工艺在马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo上的应用

介绍了EAF+LF+VOD工艺冶炼三峡水轮机叶片用ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的过程。EAF采用优质原材料有效控制P含量;LF调整成分、温度、脱硫;VOD精炼控制吹氧真空度、吹氧强度、氧枪高度、氩气流量等工艺参数,并结合氧势图和废气温度准确判断停吹氧时间。结果表明,产品最终[C]=0.033%,VOD过程降C速率达到每分钟0.01%,Cr回收率达到93%,气体含量也达到了较低水平,[N]=34×10-4%,[H]=1.7×10-4%,[O]=36×10-4%。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合化学热处理过程渗层组织性能演变

对13Cr4Mo4N i4VA钢进行了表层复合化学热处理,即在渗碳硬化层的基础上再进行渗氮处理,形成复合硬化层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)及显微硬度梯度测试等方法对复合化学热处理过程组织性能的演变规律进行探索研究。结果表明,13Cr4Mo4N i4VA钢在复合化学热处理过程中,碳氮原子吸收和扩散使表层的碳氮浓度梯度分布,从而导致从表面到心部组织性能梯度变化,呈现不同的界面层;在不同热处理阶段,不同的界面层热处理响应不同,导致渗层不同组织、硬度分布和演变。碳氮复合化学热处理工艺和以往的单一渗碳、渗氮以及氮碳或碳氮共渗有本质区别,其不仅使表面硬度达到超硬化(>70HRC),而且渗层深,具有优异的梯度结构,承载能力强。

ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢的强韧化研究现状

低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo是应用较为广泛的一种马氏体铬镍不锈钢。本文介绍了铸造不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo的成分、组织及强韧性特点。总结了ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢纯净化、铬/镍当量调整、合金化、热处理等强韧化方法,并展望了该钢种强韧化的成分设计方法及电渣重熔工艺。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究

对渗碳硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢进行渗氮处理后形成复合硬化层,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、高分辨电镜、电子探针及显微硬度测试等方法对复合硬化层进行表征。结果表明,复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢渗层碳氮浓度呈梯度分布,从表面到心部组织性能也呈梯度变化,表现出异于传统硬化工艺的组织结构特性。复合硬化层为双层硬化结构,渗氮层组织优异,少无沿晶化合物,析出细小的片状的Mo2N、周期性层状分布的Mo2C以及Cr2(C,N)等合金碳(氮)化合物,在析出相沉淀硬化和碳氮原子固溶强化共同作用下,使复合硬化层表面硬度达到超硬化(>70HRC),有效硬化层维持很大的层深,具有优异的硬度梯度及残余压应力场。

镀铬对0Cr13Ni4Mo钢疲劳强度的影响

研究了镀铬对轴用 0Cr13Ni4Mo钢疲劳强度的影响 ,发现镀铬可导致疲劳强度σ-1(10 7次 )下降 37.5 %～4 1%。电镜观察发现 ,镀层中的微裂纹是引发速断的疲劳源。

ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢材料抗拉强度与布氏硬度的关系

通过对大量ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢材料的拉伸和布氏硬度试验数据进行统计分析,用回归分析法求出了其抗拉强度与布氏硬度之间的回归方程为H_(BW)=0.3269R_m,并通过假设试验计算统计量F>F_临界,概率P<0.05验证,该方程的显著性水平较高,从而可以利用该材料的抗拉强度来预测在一定置信区间内相对应的布氏硬度,为产品的实际硬度检测及检测准确性验证提供了参考。

ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢叶片热处理工艺研究

研究了不同热处理工艺对ZG06Cr13Ni4Mo材质性能的影响。试验表明,该材质在1 010℃正火+605℃一次回火+580℃二次回火热处理后,各项性能指标达到最优,其组织为低碳马氏体+逆转变奥氏体,具有较高的强度、低温韧性和适合的硬度,并在应用大型叶片铸件热处理生产中,满足了产品性能要求。

低温渗氮对水泵用0Cr13Ni4Mo钢表面改性研究

为提高马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo的耐磨性,对水泵叶片进行表面处理,具体为分别在450℃、480℃和510℃对其进行2 h的盐浴渗氮。使用显微硬度计、XRD衍射仪、光镜、电化学工作站、摩擦磨损试验机及SEM等设备,研究了渗氮温度对0Cr13Ni4Mo钢的表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性以及耐磨性的影响。结果显示:随着渗氮温度升高,物相由氮原子在马氏体中的过饱和固溶体α'N转变为Cr N和γ'相,材料点蚀电位下降,同时表面硬度增加,510℃处理后可达HV 1 200,渗层厚度为20μm,Cr N相大量析出,点蚀电位下降360 m V,磨损体积为未渗氮样品的17.6%,减磨效果明显。

ZG06Cr13Ni4Mo上冠热处理后延时断裂原因分析与控制

本文就ZG06Cr13Ni4Mo上冠热处理后延时断裂的问题,应用宏观分析、化学分析、金相分析、机械性能检测试验以及断裂失效分析理论,研究其产生的原因,并且改进了工艺,对关键点加强了控制,经几年的实践证明效果很好,再未发生开裂问题。

ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢的洁净化冶炼过程研究

论述了ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢的冶炼过程,主要包括生产准备、电弧炉冶炼过程,AOD炉冶炼过程。冶炼工艺优化主要是改变AOD炉冶炼造渣制度和供气制度。合理的造渣制度和供气制度能够有效脱磷、脱硫,去除夹杂物,提高脱碳效率,缩短冶炼时间,降低生产成本。优化冶炼工艺过程后,提高了ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢洁净度,P、S和夹杂物分别下降40%、35%、20%。在相同的热处理工艺条件下,力学性能明显改善,抗疲劳性能提高。