气体含量对马氏体不锈钢熔敷金属冲击性能的影响

针对大型水轮机转轮用钢ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢焊缝熔敷金属冲击性能与母材相比较低的问题,采用两种气体元素含量（O、N）不同的00Cr13Ni5Mo焊丝,同时在MAG焊及TIG焊中应用不同类型、不同配比的混合保护气体来改变熔敷金属中的气体元素（O、N）含量,研究气体元素（O、N）含量对熔敷金属冲击性能的影响,找出提高熔敷金属冲击性能的方法,使熔敷金属的冲击性能与母材达到更好的匹配。研究表明,气体含量对马氏体不锈钢熔敷金属冲击性能有明显的影响,熔敷金属中的气体元素含量越少,冲击性能越好,其中氧含量是决定熔敷金属冲击性能的主要因素。     

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从不同试验钢的显微组织、奥氏体体积分数、晶粒尺寸等方面,研究了Ni当量对00Cr13Co9Ni5Mo5马氏体时效不锈钢冲击韧性的影响.研究结果表明:Ni、Mn可扩大奥氏体区,随着Ni当量的增加,奥氏体体积分数明显上升,可显著提高材料的冲击韧性.     

δ-铁素体对GX8CrNi12钢用焊条熔敷金属冲击韧性的影响

为了研究GX8Cr Ni12钢用焊条熔敷金属中δ-铁素体对冲击韧性的影响,采用Balmforth相组分图对焊条熔敷金属相组织体积分数的预测,制备了5种不同化学成分的焊条。采用多功能X射线衍射仪和金相显微镜定性定量的确定了5种焊条熔敷金属的金相组织及体积分数;采用冲击试验机测定焊条熔敷金属的冲击韧性。结果表明:GX8Cr Ni12钢用焊条熔敷金属的冲击韧性主要取决于δ-铁素体的含量,随着δ-铁素体含量的增加,冲击韧性降低。     

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M₂₃C₆型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.     

超级马氏体不锈钢焊丝MAG焊熔敷金属冲击性能优化

白鹤滩百万千瓦水电机组全部采用国产HS13/5L焊丝进行焊接，成功实现了中国高端装备制造的重大突破. HS13/5L焊丝为水轮机转轮同材质焊接材料，属于13Cr型超级马氏体不锈钢，然而其MAG焊熔敷金属的韧性低于母材，针对此问题，将现有的MAG平焊焊接工艺调整为立向上焊焊接工艺，以提高熔敷金属的冲击韧性.对比分析了平焊、立向上焊熔敷金属的微观组织和冲击性能. 结果表明，立向上焊位置回火热处理态熔敷金属的室温冲击吸收能量达到120 J以上，比平焊位置提高了约40%. 两种焊接位置下的熔敷金属微观组织的相组成无明显差异，焊态组织为淬火马氏体 + 残余奥氏体 + δ-Fe，回火热处理态组织为回火板条马氏体 + 逆变奥氏体 + δ-Fe.立向上焊熔敷金属中的氧化夹杂物密度比平焊位置降低了约22%.平焊和立向上焊熔敷金属冲击断口整体呈现出韧性断裂的特征，立向上焊位置熔敷金属的韧性优于平焊位置.     

逆变奥氏体对0Cr13Ni5Mo钢热处理恢复断裂韧性的作用

0Cr13NiSMo经过焊后热处理后，熔敷金属的断裂韧性得到了恢复。这主要是由于经过焊后热处理，一方面在熔敷金属中形成了板条状马氏体，使得马氏体组织软化；另一方面由于马氏体在回火过程中部分转变成逆变奥氏体（γ’相），逆变奥氏体的特点和在马氏体基体中的分布，使熔敷金属的断裂韧性得到提高。探讨了在热处理时产生的逆变奥氏体对熔敷金属的断裂韧性恢复中所起作用的大小。     

Mo含量对大热输入下焊缝金属组织及冲击韧性的影响

使用单道次垂直气电立焊和药芯焊丝在Q235钢板上制备了不同Mo含量的焊缝熔敷金属,研究了Mo含量对大热输入焊缝金属组织与冲击韧性的影响。结果表明:在大热输入焊接条件下,焊缝金属的奥氏体晶内形成了大量以微细夹杂物为核心的细密状针状铁素体,使焊缝金属具有较高的低温冲击韧性。随着Mo含量的增加,晶内针状铁素体晶粒尺寸减小,焊缝金属的低温冲击韧性增大,当Mo含量进一步提高至0.81%时,形成了大量粒状贝氏体组织,恶化了焊缝金属的低温冲击韧性。     

合金元素对耐候熔敷金属力学及耐蚀性能的影响

采用周浸加速腐蚀试验,模拟工业大气腐蚀环境,通过组织分析、锈层微观成分及形貌分析、电化学分析等手段,研究了Ni,Cr,Cu元素对耐候熔敷金属耐蚀性能及力学性能的影响规律. 结果表明,Ni元素有利于增加组织中针状铁素体含量,提高熔敷金属−40 ℃冲击韧性,Cr元素增加,熔敷金属−40 ℃冲击韧性降低. 合金元素有利于提高腐蚀锈层中的α-FeOOH的含量,增加锈层致密度,提高锈层阻抗,降低自腐蚀电流密度. Cu元素有利于提高熔敷金属腐蚀初期和后期的耐蚀性能;腐蚀初期,Cr元素提高耐蚀性能的作用不如Cu和Ni,但是腐蚀后期Cr提高锈层耐蚀性能的作用明显.     

镍、铬对高强钢金属粉型药芯焊丝熔敷金属组织与性能的影响

向金属粉型药芯焊丝配方中添加不同含量的Ni、Cr,研究其对高强钢熔敷金属组织与性能的影响。结果表明:Ni、Cr对熔敷金属的强度、塑性与低温冲击韧性影响程度不同。Cr含量不变时,随着熔敷金属中Ni含量从2.78%增加到3.38%,针状铁素体、马氏体增多,贝氏体、侧板条铁素体含量减少,熔敷金属的强度和韧性变化不大,但塑性下降;Ni在提高抗拉强度方面作用有限,添加Cr可以进一步提高强度,但过量的Cr会造成韧性下降。在w(Ni)2.90%、w(Cr)0.45%时,以条状贝氏体为主的熔敷金属强度高、塑韧性好,综合力学性能最佳。     

Zr对海底管线钢焊丝熔敷金属组织和冲击韧性的影响

制备了4种不同Zr含量的自保护药芯焊丝,采用自保护焊接方法制作了熔敷试板。研究了Zr含量对自保护药芯焊丝熔敷金属组织和冲击韧性的影响。结果表明,添加Zr后熔敷金属夹杂物主要为Al-Mg-Zr的氮化物和氧化物;随着Zr含量的增加,熔敷金属组织逐渐均匀细化,且针状铁素体占比逐渐增加,夹杂物数量增加、尺寸减小。夹杂物和晶粒的细化以及针状铁素体的增多是熔敷金属冲击韧性提高的主要原因,当Zr添加量为2%时,熔敷金属在-40℃下平均冲击吸收能量可达132J。     

00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢立焊HAZ冲击韧性偏低的原因分析

高强度奥氏体不锈钢00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢立焊冲击试验后出现韧性偏低的现象。利用低倍检测、扫描电镜能谱分析和金相显微镜对母材金相试样和冲击试样熔合线附近的组织进行了观察、检测和分析,指出韧性偏低现象与母材板厚中心偏析出的铌化物夹杂、带状组织有关。通过调查热处理制度和热处理炉的现实情况,发现是由于热处理温度偏低造成的。采用1 150℃固溶处理,虽然晶粒尺寸有不同程度的长大,但钢板冲击韧性偏低现象基本消失。采用热处理后的钢板进行焊接试验,热影响区韧性偏低现象不再出现,同时未改变焊接接头的耐腐蚀性能。     

残留/逆转变奥氏体对改善高强度不锈钢-196℃超低温冲击性能的影响

采用力学性能测试、SEM和XRD等手段研究了淬火+低温回火处理的0Cr16Ni6高强度不锈钢和过时效处理的00Cr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢,并分析了残留/逆转变奥氏体对试验钢超低温缺口抗拉强度和冲击性能的影响。结果表明,在两种试验钢室温强韧性相近的情况下,0Cr16Ni6钢在超低温下(-196 ℃)的缺口抗拉强度和冲击性能显著优于00Cr11Ni11MoTi钢。根据冲击试样远离断口和断口附近马氏体/奥氏体衍射峰的相对强度分别定量计算的残留/逆转变奥氏体含量,发现在裂纹形成和扩展过程中0Cr16Ni6钢有接近90%的残留奥氏体通过应变诱发相变生成马氏体,显著改善了超低温韧性;而过时效00Cr11Ni11MoTi钢形成的逆转变奥氏体具有较高的稳定性,难以发生应变诱发马氏体相变,改善超低温韧性作用程度有限。     

氮对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo组织和性能的影响

采用热膨胀仪、光学显微镜以及CM12型透射电子显微镜研究了添加0.04%N(质量分数)对00Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢相变以及正火和回火后不锈钢组织变化的影响;通过拉伸、冲击实验和阳极极化曲线测定研究了N对正火和回火后马氏体不锈钢力学性能以及点蚀点位的影响。结果表明:1050℃正火后,N全部固溶于马氏体基体中,有效提高了实验钢的强度,同时降低了韧性;550℃以上回火后,在马氏体板条内部以及板条之间形成逆变奥氏体,有效提高了马氏体不锈钢的塑性和韧性;N抑制逆变奥氏体的形成,从而抑制了不锈钢在回火过程中的软化;同时,回火过程中,Cr2N在马氏体板条界面及内部大量析出,造成不锈钢韧性和点蚀点位下降。采用传统的正火+Ac1温度以上回火热处理工艺不利于含N马氏体不锈钢获得良好综合性能。     

Correlations of Ni Contents,Formation of Reversed Austenite and Toughness for Ni-Containing Cryogenic Steels

It has been widely demonstrated that addition of Ni in low-carbon steels can effectively improve the cryogenic toughness,but the mechanism behind it has yet to be clarified.In the present work,the evolutions of microstructure and mechanical properties after quenching and tempering for Ni-containing cryogenic steels with different Ni contents(3.5-9 wt%) were investigated.The results showed that after quenching and tempering,the Ni-containing cryogenic steels were composed of tempered martensite and reversed austenite.The volume fraction of reversed austenite has increased from 0 up to 6.3%when the Ni content increases from 3.5%to 9%.The Charpy impact tests indicated that the lowtemperature toughness was markedly improved with the increase in Ni content,which can be correlated with the increase in reversed austenite amount.The main contribution of reversed austenite to the toughness lies in:(1) the elimination of cementite precipitates improved the plastic deformation capacity of matrix,and(2) the crack propagation is hindered through plastic deformation.     

00Cr25Ni6Mo3N双相不锈钢的力学性能

00Cr25Ni6Mo3N双相不锈钢可用于要求具有良好力学性能特别是低温冲击韧度的鼓风机叶轮等零件。某公司的00Cr25Ni6Mo3N双相不锈钢锻件低温冲击性能很不稳定。为此,对冲击性能不良的00Cr25Ni6Mo3N钢锻件进行了1050℃、1070℃、1100℃和1050℃保温1.5h水冷的固溶处理,随后测定了力学性能。结果表明:锻件的-40℃冲击吸收能量差异很大,有的达不到要求的27J。金相分析发现,00Cr25Ni6Mo3N钢锻件冲击韧度低的原因是锻造工艺不当析出了金属间相,而且热处理不能消除这种金属间相,严格控制锻造加热制度是解决该问题的唯一途径。     

回火温度对00Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢组织及性能的影响

研究了1050 ℃正火+550～700 ℃回火处理对00Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢中厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,在1050 ℃正火后,随着回火温度的升高,板条状马氏体逐步分解,产生了逆变奥氏体组织,600 ℃回火时其含量最高,之后随着温度的升高逆变奥氏体的含量逐步降低;试验钢的强度、硬度及屈强比均随回火温度的升高先降低后升高。650 ℃回火时,可得到细密的回火索氏体+逆变奥氏体的复相组织,试验钢具有较低的屈强比及良好的冲击性能。     

00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢冲击断口分层原因分析

高强奥氏体不锈钢00Cr21Ni14Mo2Mn5N钢冲击试验后出现断口分层现象。利用低倍检测、扫描电镜能谱分析和金相显微镜,对金相以及冲击试样纵剖面、垂直于钢板表面的横切面进行了观察、检测和分析,指出分层现象与板厚中心偏析处的铌化物夹杂、带状组织有关。通过1150℃固溶处理,冲击断口的分层现象基本消失。     

Effect of Ti content and martensite–austenite constituents on microstructure and mechanical property

In this study, the relationship between impact toughness and microstructure in Cr–Mo–V multi-pass weld metals has been systematically investigated. The Charpy impact energy of two weld metals with various alloy elements increased remarkably. The primary cause of the change of impact toughness was attributed to the difference of acicular ferrite (AF) content and prior-austenite grain size, and the size and distribution of necklace martensite–austenite (M–A) constituents. With increasing Ti content, Ti-containing inclusions were increased, which resulted in an increased number of nucleation sites for AF, a change in the microstructure from allotriomorphic ferrite to AF, and refined ferrite grain size. In addition, smaller and more dispersive M–A constituents were observed in the weld metal with higher impact toughness.     

激光熔覆Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层组织与耐磨性

以39Mo-35Ni-26Si(w％)合金粉末为原料，采用激光熔覆技术，在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面翩得以Mo2Ni3Si金属硅化物为初生相，以Mo2Ni3Si／NiSi共晶相为基体的金属硅化物耐磨复合材料涂层。涂层的常温干滑动磨损试验结果表明，在磨损过程中，Mo2Ni3Si／NiSi共晶相轻微地优先磨损，Mo2Ni3Si金属硅化物微微凸出于磨损表面，起到抗磨的骨干作用。由于Mo2Ni3Si金属硅化物具有很高的硬度和很强的原子间键合力，在磨损过程中难于变形和粘着，激光熔覆Mo2Ni3Si／NiSi金属硅化物复合材料涂层具有优异的耐磨性，与1Cr18Ni9Ti标样相比，涂层的耐磨性提高了56倍。