护环用1Mn18Cr18N钢的组织和性能

借助金相显微镜及高分辨扫描电镜等试验手段,研究了不同加热拆卸温度对1Mn18Cr18N奥氏体不锈钢组织和性能的影响规律。结果表明:随加热温度的提高,晶粒内部滑移线变少,在500℃至600℃晶界及滑移线析出相由点状或链状向半网状或全网状析出;析出物的产生对1Mn18Cr18N钢的力学性能影响显著,当加热温度提高到500℃(550℃),析出相弥散分布对冲击(拉伸)性能起到一定的强化作用,当加热温度提高到600℃,全网状析出相使晶界弱化造成1Mn18Cr18N钢的拉伸及冲击性能急剧下降。断口分析表明,随加热温度的提高,1Mn18Cr18N钢断裂形式由韧性断裂向准解理断裂和脆性断裂形式转变。     

高温条件下长时间加热对1Cr25Ni16Mn7N钢组织与性能的影响

研究了1Cr25Ni16Mn7N奥氏体热强不锈钢经固溶处理后,在600℃～800℃长时间加热对力学性能的影响。结果表明,随加热温度的提高,加热时间的延长,材料的强度变化不大,塑性降低,且冲击韧度明显降低。利用扫描电镜、透射电镜等手段分析研究加热前后的显微组织变化后发现：加热到600℃时,Cr23C6首先在晶界处析出,700℃加热500h后σ相析出,这丽种主要脆性相的析出导致高温加热后冲击韧度明显下降。1Cr25Ni16Mn7N钢与其他25Cr-20Ni型钢相比高温析出特征基本一致,主要析出相为Cr23C6和σ相。     

拉伸温度对Cr18Ni10Ti不锈钢力学性能影响

首先对Cr18Ni10Ti不锈钢进行1050℃固溶处理及650℃时效24 h处理,随后在不同温度(500 ～ 800℃)下以1.43×10-4 s-1拉伸速率对其进行高温拉伸试验.采用扫描电镜与能谱仪分析了试验钢的组织、析出相及断口形貌,采用高分辨透射电镜观察其位错和晶界处的P和S元素的浓度.结果 表明:Cr18Ni10Ti不锈钢的组织主要是奥氏体组织,基体中有富Cr析出相及AlMgTiO复合析出相.当拉伸温度从500℃升高到800℃时,试验钢的屈服强度、抗拉强度均减小,断面收缩率先减小后增大,在650℃拉伸时,断面收缩率最小.当拉伸温度较低时,试验钢出现明显的颈缩现象,随拉伸温度升高,拉伸过程中的颈缩现象不明显,出现韧窝与沿晶混合断口.当拉伸温度升高到800℃时,试验钢发生蠕变断裂,出现冰糖状断口.第二相、拉伸过程的回复与再结晶、P和S元素的晶界偏聚行为以及晶界蠕变等多种因素的影响使得Cr18Ni10Ti不锈钢在500～800℃拉伸时出现不同的强度与断面收缩率.     

时效时间对Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响研究

研究了800℃下时效处理不同时间对固溶态Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明,固溶态Cr20Mn18N0.8高氮钢具有优异的强韧性能,其屈服强度为640 MPa、抗拉强度970 MPa、伸长率为52.2%、断面收缩率43.1%、冲击吸收功高达311 J;时效处理对高氮钢强度影响不大,但使其塑性与韧性下降,这是由于在时效过程中,Cr_2N相首先沿晶界析出,并随时间延长在晶界与晶内同时析出所导致;固溶态高氮钢拉伸断口具有典型的韧性断裂特征;时效处理4 h后,冲击断口纤维区出现沿晶断裂特点。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的高温力学性能

采用Gleeble-2000热模拟试验机对Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢进行高温拉伸试验,利用扫描电镜-能谱仪对拉伸试样断口形貌及断口附近的显微组织进行观察,用Thermo-Calc软件计算试验钢的相变及析出相,研究了Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的高温力学性能。结果表明,试验钢的第Ⅰ脆性区＞1200 ℃,第Ⅲ脆性区为850~950 ℃,未出现第Ⅱ脆性区,第Ⅰ脆性区的出现主要是在加热过程中试验钢由γ奥氏体向δ铁素体转变引起的,第Ⅲ脆性区的出现是因为沿晶析出M₂₃C₆、M₂(C, N)等硬脆相引起的;试验钢的抗拉强度随着拉伸温度升高而降低,断面收缩率在1000~1200 ℃温度范围内逐渐增大并表现出极佳的热塑性,断面收缩率均在70%以上,温度超过1200 ℃后断面收缩率急剧下降;Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的热锻温度应选择在1000~1150 ℃之间,在此温度范围内试验钢的断面收缩率均在70%以上,并且可以避开第Ⅰ与第Ⅲ脆性区。     

含N量对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的析出行为及力学性能的影响

采用JmatPro软件、OM、SEM和TEM等方法研究了不同含N量的Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的析出行为及其对力学性能的影响。结果表明:析出物主要为六方结构的Cr_2N和少量M_(23)C_6,其中氮化物Cr_2N优先沿着晶界析出,随后以不连续胞状方式向奥氏体晶粒内部生长。随着N含量的增加,Cr_2N氮化物的析出变得更加敏感,当N含量为0.7%时,Cr_2N氮化物的最敏感析出温度为750℃,孕育期仅为10 min;而碳化物M_(23)C_6主要以颗粒状形式形成在奥氏体晶界上,与相邻的奥氏体晶粒保持相同的位向关系。力学性能测试结果表明,Cr_2N氮化物的析出对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的强度有较小的影响,但对于塑性却有强烈的恶化作用。时效后Cr_2N的析出导致伸长率和断面收缩率明显降低,伸长率从52.9%降低到27.7%,断裂模式也随着Cr_2N氮化物数量的增加从韧性断裂转变为脆性的沿晶断裂和穿晶断裂。TEM分析表明,固溶态试样在拉伸变形过程中通过滑移和孪生方式协调变形,呈现了良好的塑性变形能力。而时效后,位错通过滑移和繁殖最终堆积在Cr_2N片层之间和颗粒状M_(23)C_6周围,降低了Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的塑性变形能力。     

新型Cr18Ni9NbTiN奥氏体不锈钢的高温蠕变行为

采用RDL100型电子高温蠕变试验机测试了新型Cr18Ni9NbTiN奥氏体不锈钢在650 ℃不同应力下的蠕变性能。利用SEM、TEM及EDS等观察分析了220 MPa下不同蠕变阶段的组织形貌。结果表明,蠕变初期,晶内位错密度急剧增加,位错发生缠结,晶内有细小的NbN相弥散析出;稳态蠕变阶段,位错形成网状结构,晶内有TiN颗粒析出,链状(Cr, Fe)23C6沿晶界析出,位错网和析出的第二相共同降低了位错可动性,改善了合金抗蠕变性能;加速蠕变阶段,大量扩展位错出现,延长了蠕变寿命。Cr18Ni9NbTiN钢蠕变断裂属于沿晶脆性断裂,晶界处发现部分(Cr, Fe)23C6剥落,三叉晶界处发现楔形裂纹。     

Mn18Cr18N钢室温拉压循环加载力学行为和微观组织演变机理

通过室温拉压循环加载试验,研究了Mn18Cr18N钢在±0.005～±0.10应变幅范围内的循环加载力学行为和微观组织演变。采用光学显微镜和透射电子显微镜观察了Mn18Cr18N钢包括金相组织、位错形态以及形变孪晶等亚结构在内的微观组织演变。研究结果表明,Mn18Cr18N钢在拉压循环加载中,循环力学特性和应变幅有关,随着循环应变幅的增大,Mn18Cr18N钢的循环应力幅呈现增大趋势。在应变幅为±0.10时,Mn18Cr18N钢经过1个周期循环加载后,流变应力为988.1 MPa,为0.2%初始屈服强度的1.6倍,这说明采用大应变幅循环加载提高了Mn18Cr18N钢的累积塑性应变,从而显著提高了强度。在较低应变幅(±0.005～±0.01)条件下,Mn18Cr18N钢的变形主要以平面滑移为主,位错重排和其他滑移系的激活是造成Mn18Cr18N钢循环软化的主要原因。应变幅较大时,高位错增殖使基体内应力升高,局部区域滑移困难,孪生机制被激活,Mn18Cr18N钢总体上呈现循环强化特性。     

C含量对高氮奥氏体不锈钢18Mn18CrN析出行为的影响

研究碳(C)含量为0.05%~0.77%时对18Mn18CrN高氮奥氏体不锈钢750~850℃时效析出行为的影响。结果表明,C含量未改变实验钢中析出方式和析出相类别,Cr2N析出相首先沿晶界以颗粒形貌析出,而后以片层状向晶内生长。随着时效时间的增加,片层状析出相体积分数及片层间隙增加,元素的扩散是控制其长大的主要因素。增加C含量可降低Cr2N相析出孕育时间,增加Cr2N相体积分数,降低Cr2N相扩散激活能,其中QD(A1)=157.63kJ·mol-1;QD(A3)=32.92kJ·mol-1。随C、N含量增加,实验钢中Cr2N相体积分数呈线性趋势增加,但其增加程度更敏感于N含量的变化。     

18％Mn TWIP钢的热塑性研究

利用Gleeble-3500热模拟机对含Mn18％的TWIP钢进行高温拉伸实验,研究了热塑性演变规律及断裂机制.结果表明,试验钢在900 ～1 100℃拉伸时发生动态再结晶,再结晶晶粒尺寸约为37.84 μm.在700 ～1 100℃拉伸时,断面收缩率(Z)随着变形温度的增加而增大,1 100 ～1 300℃时,Z值迅速下降.断裂机制主要为晶界滑移导致晶间裂纹.     

Mn18Cr18N钢护环生产工艺研究概况

护环是火力发电机组上重要的零部件之一,由于其特殊的工况和使用条件,需用高强度的奥氏体钢锻制,而且应具有较高的抗应力腐蚀能力。80年代前,基本用50Mn18Cr4系列钢制造,经过几十年的运行实践,人们发现50Mn18Cr4系列钢的抗应力腐蚀能力较差,国内外相继开发了Mn18Cr18N系列钢,抗应力腐蚀能力有较大提高。近些年,以德国为代表在开发的更为先进的Mn18Crl8N系列钢-P900和P900—N的基础上,又开发出一种强度更高的材料,P2000,其σ_(0.2)高达1600MPa,处于世界领先水平。     

Mn18Cr18N护环钢锻压工艺基础的研究

引用 Mn18Cr18N钢热力模拟、微观模拟试验的部分结果 ,研究了该类钢锻压工艺的基础问题。提出了控制锻造与控制冷却的原则与数据     

SIMULATION OF HOT FORMING PROCESSION IN Mn18Cr18N STEEL

1.~onMn18Crl8N,analloysteelwithhigh--strengthandhigh--nitrogenhasbeenregaITledasthepri~choiceinmakingtheretainingringsOftUrbogeneratorsduetoitsgoodresistancetostresscormsion.However,becauseofthelargeqUantityofitsalloycontent,highresistanceandPOOrPlasticityinhotdefondng,itiseasytocrack.Therefore,howtOarsethelevelofscientilicalizationandconbollabilityofthehotfoeingp~essandimprovethequalityofptDducts,hasbecomeaproblemthathasbeenpaidagooddealOfattentionsbyresearchersintheplasticcircles.Inthi…     

Mn18Cr18N护环钢电渣重熔工艺的研究

通过对10t电渣炉电气特性的分析,确定了渣池输入功率最大时的临界电流值。理论分析了供电制度、电极直径、渣系和钢种对电渣重熔钢锭表面质量的影响机理。钢锭侧面凝固前沿位置即金属熔池具有无圆柱部分是判断电渣锭表面质量优劣的基本依据。工业试验和理论分析阐明了改善Mn18Cr18N电渣重熔钢锭表面质量的主要措施,并提出了合理的重溶工艺制度。     

Mn18Cr18N钢热锻过程中损伤的研究

通过分析热拉伸中空洞萌生、长大、聚合现象给出了空洞萌生应变和断裂应变的选取方法。采用热拉伸和有限元模拟相结合的方法给出了Mn18Cr18N钢韧性断裂温度区间内损伤临界值。对比热锻物理试验与有限元预报中空洞萌生和断裂发生的时机,结果发现:C+L准则预报结果与热锻试验中损伤的发生具有较高的一致性,而作为对照所选择的R+T准则对损伤过程的预报与试验结果偏差较大。     

1Mn18Cr18N护环钢固溶强化研究

1Mn18Cr18N护环钢热处理过程中不发生相变,是单项奥氏体,所以锻造时产生的碳化物只能通过固溶处理进入奥氏体。利用小试样模拟试验,在1050℃进行固溶处理,通过三种不同冷却方式分析其对力学性能、组织、析出物的影响,得出在水冷(水循环良好)条件下的综合力学性能良好,兼具较低的屈服强度和较好的韧性。     

18Mn12Cr18Ni2N钢船用尾轴的生产试制

通过试制18Mn12Cr18Ni2N钢船用尾轴,确定了该产品的制造工艺:电炉冶炼+电渣重熔,始锻温度1 120℃,终锻温度950℃,初始压下量小于30 mm。     

Mn18Cr18N钢护环的包套冲挤成形数值模拟与试验研究

针对Mn18Cr18N护环钢热成形时易发生开裂、变形不均等缺陷,研究开发了一种新工艺,并对其中的包套冲挤成形进行了数值模拟和试验研究。通过试验验证了有限元模拟计算和实际变形的一致性,同时表明该方法不仅改善了坯料受力变形状态,合理调控了热力参数。有效防止了变形开裂缺陷,有利于提高产品质量和经济效益。     

600MW 1Mn18Cr18N护环的制造

主要阐述了600 MW 1Mn18Cr18N护环的热锻、固溶处理、外补液液压胀形冷变形强化等制造过程中质量控制要点及采取的工艺措施,保证了600 MW护环质量达到用户的要求,填补了600 MW 1Mn18Cr18N护环国内制造空白。     

采用VOD法冶炼1Mn18Cr18N护环钢

阐述了采用电炉与 VOD双联、真空精炼、大气下注的工艺生产 3 0 0 MW发电机护环用1 Mn1 8Cr1 8N钢的生产过程 ,着重讨论了 VOD原理及高 Mn、高 Cr时 N的溶解度和真空下 Mn的行为 ,以及生产方案的可行性及相应的措施