CE3MN双相不锈钢铸件裂纹成因与预防

针对30″-300 Lb上装式球阀阀体用CE3MN铸造超级双相不锈钢材质,利用FactSage8.2热力学计算软件以及FSstel钢铁数据库,并结合光学显微镜、扫描电镜和能谱仪以及X射线衍射仪等试验手段,研究分析了CE3MN材质铸件在固溶处理之前切割铸态冒口时所产生的裂纹原因。结果表明:CE3MN铸件在脆性相析出的敏感温度范围以内缓慢加热或缓慢冷却过程中,由于铸造成分偏析严重而产生大量富Cr、Mo的有害金属间化合物σ相,主要以短棒状、细针状弥散分布于铁素体基体内或以长链状、条带状、珊瑚状、(σ+γ_(2))胞状以及魏氏组织长针状等形式分布于α/γ相界处。生产实践表明:在气割CE3MN铸件冒口之前,毛坯预先进行固溶处理以消除铸态脆性σ相,抑制裂纹形成和扩展,或者利用锯床先冷锯切铸态冒口后再进行固溶处理,可从根本上规避产生裂纹的温度因素。

铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN凝固与析出热力学模拟

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着凝固过程的进行易于枝晶间富集,并且Cu偏析逐渐减弱,Fe、Cr及Ni的偏析逐渐增强;非平衡凝固过程中Fe、Ni元素为负偏析,Cr、Mo、Cu、N及C为正偏析,其中Cr、Mo元素在凝固末期的残余液相中偏析非常严重。平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ与Laves相,其最大析出量分别为18.1%与12%(质量分数);非平衡凝固过程析出主要的金属间相为σ相,其最大析出量为0.7%。平衡转变过程:Mo促进σ与Laves相的形成,N促进Cr2N析出、抑制σ与M23C6碳化物的形成,Cu有利于ε-Cu相的形成;非平衡凝固过程:Mo促进σ相与δ铁素体的形成,N促进Cr2N析出、抑制δ铁素体形成,Cu能够抑制δ铁素体的形成,但是对Cr2N和σ相基本没有影响。

CN7M铸造奥氏体不锈钢凝固与析出热力学模拟

利用Thermo-Calc热力学计算软件中的Phase Diagram模块、Scheil-Gulliver凝固模型以及专业的TCFE11铁基数据库,针对CN7M铸造奥氏体不锈钢的凝固与冷却过程的相变路径与主要合金元素对平衡体系垂直截面相图的影响分别展开计算分析,得出CN7M铸造奥氏体不锈钢平衡凝固及冷却过程的相变路径和非平衡凝固路径。理论计算结合生产实践表明:CN7M铸造奥氏体不锈钢合适的固溶温度范围为1140~1160℃,铸件的保温时间必须充足以完全消除铸造偏析与各种二次相。

汽轮机高压内缸铸造工艺优化设计和关键工艺控制

超超临界高压内缸是整个汽轮机的核心部件,采用ZG13Cr9MoVNbN合金铸造成形,存在气道机械粘砂倾向大等工艺难点。运用MAGMASOFT软件对内缸铸件进行充型凝固过程数值模拟,并运用软件的DOE工具分析预测不同铸造方案的工艺结果,结合实际生产需求,最终确定优化的铸造工艺。生产验证结果表明,按照优化后的铸造工艺成形的内缸产品内外质量满足客户技术要求。

一种高压加氢阀体铸造缺陷分析与工艺优化

通过分析阀体铸件的缩松、夹渣、气孔缺陷产生原因,从冒口补缩、充型过程、浇注系统三方面优化铸造工艺,并采用凝固模拟软件对改进后工艺进行模拟验证;结果显示方案可行,试制铸件RT检测未发现超标缺陷,内在质量满足验收标准。

铸造双相不锈钢CD3MWCuN凝固与析出热力学模拟

利用FactSage 8.2热力学计算软件对铸造双相不锈钢CD3MWCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及非平衡凝固偏析和相变规律分别进行研究。计算表明:平衡凝固及冷却过程的相变路径为:L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+N2→δ+γ+N2→δ+γ→δ+γ+Cr2N→δ+γ+Cr2N+M23C6→δ+γ+Cr2N+M23C6+σ→γ+Cr2N+M23C6+σ→γ+Cr2N+M23C6+σ+Laves→γ+Cr2N+M23C6+σ+Laves+ε-Cu→γ+Cr2N+M23C6+σ+Laves+ε-Cu+α→γ+Cr2N+M23C6+σ+Laves+ε-Cu+α+π→γ+M23C6+σ+Laves+ε-Cu+α+π。平衡转变过程中析出的金属间相为σ相与Laves相,其中σ相富Cr、Mo,贫Ni、W且不含N,而Laves相富Cr、Mo及W,贫Ni、Cu;基于Scheil-Gulliver cooling模式的非平衡凝固相变路径为:L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+Cr2N→L+δ+γ+Cr2N+M23C6→L+γ+Cr2N+M23C6+σ→L+M6C+σ。非平衡凝固过程:高温液相中主要的析出相为Cr2N,元素Fe为负偏析,Cr、Ni、Mo、W、Cu、N及C为正偏析,其中元素Cr、Mo及W在凝固末期的残余液相内偏析严重。

铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固及析出热力学模拟

利用Thermo-Calc(TC)热力学计算软件以及专业的TCNI10镍基数据库,针对铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固与冷却过程的相变路径以及两种材质的主要合金元素,对各自平衡体系的垂直截面相图的影响分别展开计算分析。计算结果表明:铸造镍基合金CW12MW平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为:L→L+γ→L+γ+M6C→γ+M6C→γ+M6C+σ→γ+M6C+σ+M_(23)C_(6)→γ+M6C+σ+M_(23)C_(6)+μ→γ+σ+M_(23)C_(6)+μ,其平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ相与μ相,最大相摩尔分数分别为0.27与0.0037,Cr、Mo及W元素主要促进σ及μ相的形成与稳定;铸造镍基合金CW6MC平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为:L→L+γ→L+γ+γ′-Ni_(3)(Al,Ti)→γ+γ′-Ni_(3)(Al,Ti)→γ+γ′-Ni_(3)(Al,Ti)+σ→γ+γ′-Ni_(3)(Al,Ti)+σ+δ-Ni_(3)Nb→γ+γ′-Ni_(3)(Al,Ti)+σ+δ-Ni_(3)Nb+M_(23)C_(6)→γ+σ+δ-Ni_(3)Nb+M_(23)C_(6)→γ+σ+δ-Ni_(3)Nb+P+M_(23)C_(6)→γ+δ-Ni_(3)Nb+P+M_(23)C_(6),其平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ相与P相,最大相摩尔分数分别为0.17和0.25,Mo含量的增加有利于σ相的形成与稳定,Nb含量的增加主要促进δ-Ni_(3)Nb相的析出。理论计算与生产实践表明,铸造镍基合金CW12MW与CW6MC适宜的固溶温度分别为(1230±14)℃和(1200±14)℃。

中碳调质钢30Cr2Ni2Mo焊接性探究

中碳调质钢30Cr2Ni2Mo属于Cr-Ni-Mo系调质钢,其具有中碳钢的焊接特征:在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织,当焊件刚性较大或焊接材料、焊接参数选择不当,容易产生冷裂;多层焊焊接第1层焊缝时,由于母材金属熔合到焊缝中的比例大,使得其含C量及S,P含量提高,容易产生热裂纹等缺陷。同时,其又具有调质钢焊接的特点:焊缝中易出现热裂纹、冷裂纹、过热区的脆化及热影响区软化等焊接缺陷。但是只要焊接材料选择正确,工艺参数选择得当,焊前预热、焊后缓冷或焊件焊接结束后保持不低于预热温度的前提下随即进行调质处理,焊接过程中遵循“小电流、短弧焊、多层多道快速焊”软规范选用原则,其焊接质量是完全可以保证的。

基于种子填充算法的热节快速显示在三维铸造工艺CAD中的应用

研究了种子填充算法(the seed filling algorithm)在三维铸造工艺CAD快速预测及显示热节过程中的应用,给出了一个铸件应用实例。并利用华铸CAE对铸件孤立液相区域进行模拟验证,CAE模拟结果与铸造工艺CAD中的模拟结果相符。这能够缩短用户制定合理铸造工艺的时间,提高工艺设计效率。

法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法

为了解决铸造生产中相同类型铸件的历史工艺复用问题,提出了一种法向算子和D2算子相结合的铸件三维模型分类算法。该方法从三维模型的面特征和点特征信息出发,分别提取三维模型的法向算子和D2算子特征描述符,通过度量新铸件模型和各类别模型特征描述符的相似性实现铸件模型分类。在企业实际生产的铸件模型库中的实验结果表明,该方法对常见的铸件类别有很好的特征识别效果,解决了D2算子作为预分类器时处理部分复杂模型时存在的特征不敏感的缺陷,可以获得准确率高的分类结果。

基于UG的铸钢件专用浇注系统的研发

针对铸钢件陶瓷管道浇注系统和双内浇道浇注系统的工艺要求,利用UG二次开发工具,开发出可参数化驱动的通管-弯头浇注系统和双内浇道浇注系统。该系统可实现标准件的加载、尺寸修改、平移变换和删除功能,同时也可计算浇口比和工艺出品率。使用该浇注系统可提高工作效率,节省工作人员的时间。

覆膜砂铸件气孔问题的成因与防治

分析了覆膜砂造型工艺生产阀门类铸件气孔的各种成因,并提出相应的防治对策。从原材料、工艺设计和生产过程三方面分析了铸件气孔缺陷的成因。具体包括:覆膜砂的发气量和发气速度;铸造工艺设计及模具设计;制型(芯)、涂料、烘烤、合型、熔解、浇注等。在产品设计之初,应考虑气孔缺陷产生的所有因素并加以预防,可以有效降低铸件气孔的产生,提高铸件质量,缩短试制周期并降低生产成本。

CAE模拟技术在铸钢件工艺设计中的应用

利用CAE铸造模拟分析系统软件对我公司生产的铸钢件球阀盖的充型、凝固过程进行了模拟分析。对模拟分析存在缺陷的工艺进行改进,改进前后两种工艺的样品都经生产并且射线RT验证。CAE模拟结果和实际产品结果基本相符。试验表明,应用CAE铸造模拟分析系统可有效地预测铸造充型凝固过程中可能出现的缩孔、缩松缺陷并能辅助优化铸造工艺,确保铸件的质量,提高工艺出品率。工艺人员依据模拟结果,快速地评估工艺的可行性,及时做出相应的工艺改进措施。工艺设计人员在设计中积累了经验,这为相似产品的工艺设计提供了参考。

Sn-Bi合金的性能及其在砂型铸造叶轮中的应用

介绍了Sn-Bi合金的工艺性能和物理性能,Sn-Bi合金熔模叶片的制备及其在砂型铸造叶轮中的应用。在砂型铸造叶轮过程中,传统的叶片起模方式和叶片组芯造型工艺等均会使叶片尺寸产生偏差,导致泵的气蚀、扬程等性能指标不能满足使用要求。由于Sn-Bi合金熔模叶片具有强度高、尺寸稳定、制作速度快等优点,应用在热固树脂砂芯中,在高温环境下砂芯得到硬化;同时Sn-Bi合金通过模具孔洞熔化流失,使砂芯得到精确的叶片形状尺寸,从而得到符合水力尺寸和性能的叶轮铸件。

核电站用高磅级阀体铸件的全体积射线检测

针对传统胶片射线检测技术对结构复杂、壁厚大的高磅级核电阀体难以进行全体积检测的问题,以典型产品直径为6 inch(1 inch=25.4 mm),承载质量为1 500 lb(1 lb=0.45 kg)的止回阀为例,分别从检测区域的划分和标识,双胶片技术、厚度补偿块技术和预曝光技术的应用等方面优化了检测工艺,优化后的工艺能达到规范要求的全体积检测的目的,可为同行提供参考。

Sn元素对CN7M铸件裂纹缺陷影响及控制措施分析

在阀门铸钢件的生产实践中,由于使用不合格的母合金棒料熔炼浇注CN7M材质精铸件,导致铸件产生大量裂纹。通过金相分析发现裂纹是沿奥氏体晶界扩展,且裂纹附近存在大量析出颗粒。通过扫描电镜以及能谱分析,发现该析出相富含Sn,其中Sn含量达到0.05%~0.06%。钢种的残余元素Sn严重影响了铸件的质量,Sn含量偏高会促使其在晶界偏聚,从而析出富含Sn的低熔点金属间化合物,降低晶间结合力,导致铸件产生大量裂纹。经生产验证,采用合适的中间合金代替原CN7M棒料进行配料并熔炼浇注铸件,并严格控制Sn含量在0.01%以下,可完全消除裂纹。

一种高磅级阀体的铸造缺陷分析与工艺优化

分析了一种高磅级阀体夹渣、气孔、缩松缺陷产生的原因,从凝固补缩、充型速度、浇注系统设计三方面制定优化工艺方案;采用模拟软件对新工艺方案进行模拟验证后,再进行生产试验,试验铸件通过RT检测未发现内部缺陷超标。

感应电炉铸造行业应用调查结果分析暨应用论坛

《金属加工》（原名《机械工人》）杂志作为热加工行业知名媒体．隶承“服务于制造业．为用户创造价值”的办刊理念，利用在行业强大的影响力．从2002年以来．紧密结合行业发展热点和用户需求，成功策划实施了热处理装备、工业炉等系列应用调查活动．对行业的发展产生了积极的推动作用．影响深远．

大气排放阀体铸件铸造工艺研究

大气排放阀体铸件是600 MW示范快堆8”-2500Lb的关键零件。按2级核安全等级的技术要求以及产品的结构特点,通过铸造工艺优化设计、凝固模拟分析、材料选择,以及造型、熔炼、热处理、补焊等过程控制进行了试验研究,试验表明铸件的化学成分、力学性能及PT探伤等检测结果完全满足技术要求,该产品的工艺研究为类似产品的开发提供参考。

提升铬钼低合金钢铸件低温冲击韧性的方法

一般情况下,ASTM A217《高温承压件用马氏体不锈钢和合金钢铸件标准规范》中铬钼低合金钢铸件产品主要用于常温至高温500℃的工况中,但在一些特殊工况条件下,需要在低温下有一定的韧性。针对提升低温冲击韧性,文章提出几种试验方法及对比。