高温服役50 000 h脆化HR3C钢的持久寿命分析

通过室温拉伸试验、高温短时拉伸试验、高温冲击试验、高温持久性能试验、显微组织观察和能谱分析研究了服役50 000 h的HR3C钢的组织和性能。结果表明:服役50 000 h的HR3C钢在室温下明显脆化,塑性大幅下降,但强度和硬度仍符合标准要求;665 ℃高温下的韧性和塑性较室温时有显著提升,高温强度也满足标准要求;晶界和晶内析出大量第二相,晶界处聚集分布的块状M₂₃C₆相是导致HR3C钢脆化的主要因素,晶内析出的NbCrN相则可以产生弥散强化效应;665 ℃高温下持久强度仅比标准推荐值降低10%,以末级过热器管为例,估算脆化HR3C钢的剩余寿命仍超过100 000 h。     

焊后热处理对T92/HR3C异种钢接头组织和力学性能的影响

以Inconel 82焊丝为填充金属,采用手工钨极惰性气体保护焊对T92/HR3C异种钢进行焊接,经焊后热处理后,采用光学显微镜、透射电镜对接头各区的微观组织进行表征,并对接头的室温拉伸性能进行测试。结果表明,接头T92钢热影响区(HAZ)由板条马氏体和部分等轴亚晶粒组成,板条晶界上存在连续的M₂₃C₆碳化物,晶内碳化物溶解;HR3C钢HAZ组织表现出较高的热稳定性;焊缝金属由较粗大的奥氏体枝晶和M₂₃C₆碳化物组成,同时存在一定量的位错;接头室温拉伸断裂发生在HR3C钢侧熔合区附近的焊缝,呈现为韧性断裂。     

630 ℃长期时效对FB2转子钢组织和力学性能的影响

通过冲击性能试验、硬度测试、扫描电镜和透射电镜观察等方法对630℃不同时效时间后的FB2转子钢样品进行组织观察和力学性能分析。结果表明,FB2转子钢在630℃时效过程中能够保持较好的高温稳定性; FB2转子钢的冲击断口表现为准解理脆性断裂;在时效前期,位错回复,冲击韧性提高;在时效中后期,由于析出相M₂₃C₆和Laves相在晶界位置聚集粗化,引起应力集中,冲击性能下降,时效5000 h后转子钢的冲击吸收能量为17 J;在长时时效过程中,FB2转子钢的强度下降趋势与析出相M₂₃C₆的尺寸变化趋势相一致,当析出相M₂₃C₆进入尺寸稳定期后FB2转子钢的硬度也基本稳定为253. 4 HBW（5/750）,析出相M₂₃C₆是维持FB2转子钢服役性能的重要影响因素。      

时效时间对S30432钢组织的影响

利用扫描电镜、透射电镜研究了S30432钢在650 ℃不同时效时间处理后的微观组织演变。结果表明,未经时效的S30432钢组织为均匀奥氏体,晶内有很多未溶的大片状一次Nb（C,N）和细小的二次Nb（C,N）,M₂₃C₆型合金碳化物极少;300 h时效后组织出现明显回复过程,有少量的富铜相和M₂₃C₆型碳化物的析出;时效1000 h后,富铜相和M₂₃C₆碳化物数量急剧增加,M₂₃C₆颗粒逐渐长大并呈链状分布。随时效时间延长,孪晶逐渐消失。TEM照片显示,随着时效时间的延长,富铜相颗粒长大,并和M₂₃C₆相、孪晶一起阻碍位错运动,提高了S30432钢的高温性能。     

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

对600℃和650℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明，在蠕变过程中，P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散，晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相，Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处，晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件，同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数，促进了Laves相的形成，也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势，且试验温度越高硬度下降越明显。     

C-HRA-3耐热合金850 ℃持久性能及组织特征

研究了C-HRA-3耐热合金在850 ℃持久试验过程的碳化物特征。结果表明:当持久应力为120 MPa时,持久寿命为37.8 h,主要析出相包括M₂₃C₆相和Ti(C, N)相,高应力状态下,M₂₃C₆相沿变形带析出。当持久应力为80 MPa时,持久寿命延长至491 h,晶界处M₂₃C₆相部分回溶,导致晶界特征不明显,同时细小M₂₃C₆相重新析出,晶内析出的Ti(C, N)相尺寸增加。不同应力下试样的断裂方式均为沿晶断裂,裂纹源优先在尺寸较大的析出相(M₂₃C₆和Ti(C, N))周围萌生,导致伸长率随持久寿命延长而减小。     

焊接热循环对Ni-Fe基合金高温力学性能的影响

采用焊接热模拟试验,分析了焊接热循环对一种700℃超超临界火电机组高温部件候选材料——Ni-Fe基高温合金组织和高温性能的影响.结果表明,焊接热循环过程使合金中γ'相以及MC碳化物大量固溶.700℃持久试验中HAZ试样在400 MPa的持久断裂时间低于母材,300和350 MPa的持久断裂时间与母材相当.随着持久试验进行,HAZ组织中的晶界逐渐析出M₂₃C₆,晶内重新析出大量γ'相,使HAZ的持久性能逐渐恢复.高温焊接热循环使MC发生部分溶解,为M₂₃C₆在后续持久试验时效中的析出提供了C元素.     

高温服役4.2万小时超超临界机组用HR3C钢组织与性能

采用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸、弯曲力学性能试验对高温服役4.2万小时超超临界机组用HR3C钢的微观组织与力学性能进行了测试表征。结果表明,高温服役后HR3C钢中形成了Cr Nb N,M23C6,Nb(C,N)析出相,受热力学驱动和动力学生长因素影响,各析出相具有不同的数量、形态和分布特征。由于服役过程中形成的析出相的影响,高温服役后HR3C钢塑韧性明显降低,表现时效脆化倾向。     

低硬度P91钢管长时服役后的组织性能和安全性评价

通过显微组织观察和能谱分析、室温拉伸试验、室温冲击试验、高温短时拉伸试验、高温持久性能试验研究了低硬度P91钢管服役10⁵ h后的组织和性能,并进行安全性评价。结果表明:长时服役硬度为157 HBW的低硬度P91钢管组织为块状铁素体和大尺寸析出相M₂₃C₆,与正常硬度管相比,其常温力学性能和高温短时力学性能大幅降低,10⁵ h持久强度外推值低于标准推荐值36%,通过评估得出该机组高压导汽管低硬度直管段剩余寿命为54 075 h,机组运行存在较大安全隐患。     

Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

V(C,N)在V-N微合金钢铁素体中的析出动力学

V-N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加.实验得到的开始析出点是在750 ℃时的10 s左右,含C量不同的4种钢得到的形核率-温度(NrT)曲线和析出-温度-时间(PTT)曲线单调变化的趋势相同.热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C,N)形核驱动力非常接近,其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化.实验与计算均证实,实验钢的C含量在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.     

Corrosion behavior of 9-12% Cr ferritic-martensitic steels in supercritical water

As important structural materials for advanced power plants, the corrosion of 9-12% Cr ferritic-martensitic steels exposed to both high-temperature water and supercritical water (SCW) was studied using a variety of characterization techniques. Exposure temperature and time showed significant effects on the surface morphologies, oxide scale thickness, and oxide constituents. The steels approximately followed near-parabolic oxidation kinetics in the SCW conditions. The inner spinel layer was found to be porous with a size of tens of nanometers independent upon the exposure temperature and time. High temperature accelerated the formation of a large amount of pores in the outer magnetite layer.     

UG在互感器模具设计中的应用

基于互感器模具的应用现状,将UG软件与C语言、MFC等技术相结合,开发出了互感器模具设计系统。该系统采用面向对象的编程方式,以C++语言构筑框架结构,以Open C、Open C++和KF语言完成其中的子功能模块。用户界面则采用MFC编程,采用模态对话框和非模态对话框的混合形式实现,缩短了模具开发周期,提高了产品开发效率,增强了企业对市场的反应和接受能力。     

C_2Cl_6、Ba复合处理对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

研究了C2Cl6、Ba复合处理对铸造AZ91镁合金组织和性能的影响.C2Cl6高温分解生成C,而C与Al反应生成Al4C3,起到异质形核的作用,细化合金晶粒;Ba聚集在同液相界面之间,阻碍晶粒长大以细化晶粒.试验结果表明,AZ91镁合金经过Ba和C2Cl6复合处理后组织得到明显细化,平均品粒减小到30μm,与未处理过的合金品粒(94μm)相比,减小了68.1%;合金的综合力学性能得到了提高.抗拉强度提高了25.6%,伸长率提高了10.3%.     

Corrosion behavior of alloy 800H (Fe–21Cr–32Ni) in supercritical water

The effect of testing conditions (temperature, time, and oxygen content) and material’s microstructure (the as-received and the grain boundary engineered conditions) on the corrosion behavior of alloy 800H in high-temperature pressurized water was studied using a variety of characterization techniques. Oxidation was observed as the primary corrosion behavior on the samples. Oxide exfoliation was significantly mitigated on the grain boundary engineered samples compared to the as-received ones. The oxide formation, including some “mushroom-shaped oxidation”, is predicted via a combination of thermodynamics and kinetics influenced by the preferential diffusion of specific species using short-cut diffusion paths.     

High temperature corrosion of cast heat resisting steels in CO + CO2 gas mixtures

Two commercial variants of the cast heat resistant grade HP40Nb (Fe-25Cr-35Ni, Nb modified) were exposed to CO/CO₂ gases at 982 and 1080 °C in order to simulate exposure to the carbon and oxygen potentials realised in steam reformers under normal and overheated conditions. Both alloys developed external chromium-rich oxide scales, intradendritic silica precipitates and interdendritic oxide protrusions where primary, interdendritic carbides were oxidised in situ. Surprisingly, the lower silicon content alloy developed a more continuous internal silica layer, thereby slowing external scaling. Intradendritic oxidation was fast in both alloys, and is attributed to interfacial oxygen diffusion. Both alloys underwent rapid internal carburisation, indicating that their oxide scales failed to prevent carbon access to the underlying alloys under these reaction conditions.     

轴承保持架超塑成形中的损伤模拟

利用有限元法对轴承保持架在不同成形温度和总成形时间下的超塑成形进行了数值模拟。利用C＋＋语言实现了从DEFORM-3D数据文件中提取计算损伤体积的方法。分析了成形温度和成形时间对损伤程度的影响并预测出裂纹萌生的部位。为保持架成形的工艺参数设置和质量控制提供依据。     

High temperature naphthenic acid corrosion and sulphidic corrosion of Q235 and 5Cr1/2Mo steels in synthetic refining media

The corrosion of Q235 and 5Cr1/2Mo steels in synthetic refining media containing naphthenic acid and/or sulphur compounds was studied to evaluate naphthenic acid corrosion (NAC), sulphidic corrosion (SC), and their interaction. Corrosion dependencies on the test duration, temperature, total acid number (TAN) and content of sulphur compound were assessed. Specimens after NAC and SC tests were characterized by SEM/EDX, and XRD. It is found that in liquid phase of media containing only naphthenic acid and at temperature about 230 °C, 5Cr1/2Mo and Q235 steels have almost the same NAC rate, and above 230 °C, 5Cr1/2Mo has a higher NAC rate than Q235 has due to the higher NAC activation energy (63.2 kJ mol⁻¹) of 5Cr1/2Mo than that of Q235 (54.0 kJ mol⁻¹), indicating that increasing temperature accelerates NAC rate of 5Cr1/2Mo more than that of Q235. In oil containing only dimethyl disulphide, the growth of SC film follows parabolic kinetics, and the film of Q235 grows faster than that of 5Cr1/2Mo while SC rate of Q235 is higher than that of 5Cr1/2Mo. In oil containing both naphthenic acid and dimethyl disulphide, 5Cr1/2Mo has a lower corrosion rate than Q235 has. On the basis of “naphthenic acid corrosion index” (NACI), the benefits of 5Cr1/2Mo over Q235 should ascribe to that the pseudo-passive film for 5Cr1/2Mo has better NAC resistance than that for Q235. This is close related to the existing of additional chromium sulphide (Cr₅S₈) on the pseudo-passive film of 5Cr1/2Mo, in contrast with the pyrrhotite (Fe₇S₈) and troilite (FeS) on the film of Q235.     

用于单元刚度计算的矩阵类程序的设计与开发

在有限元软件开发中,程序模块的重用和执行效率是影响软件性能的两个关键问题.运用面向对象语言开发有限元软件中的单元刚度矩阵计算程序,可有效解决其重用问题;运用引用变量、内存动态分配函数--calloc函数和内联函数,可有效地提高单元矩阵计算效率,从而提高有限元软件执行效率.本文开发的单元刚度矩阵计算程序是用C 语言编写.与传统的面向过程语言编制的有限元程序相比,该法编制的程序执行速度快、重用性好,易于实现多种类型单元共存的情况,是解决大型有限元程序编制的有效方法.文中通过应用实例比较,说明了此矩阵类的高效性.     

汽车气门杆电阻对焊控制器的研制

汽车气门杆端部需要以电阻对焊方式焊接耐磨合金端片.本文讨论了对焊控制器的硬、软件设计.以89C51单片机为核心,采用并行总线和I2C串行总线的双总线扩展系统结构,实现键盘、显示器、电磁气阀、启动开关、晶闸管的控制管理.软件部分用KeilC51语言进行结构化程序设计,使各功能程序模块化,既简化了编程,又使程序具有良好的可读性和可移植性.系统实现了汽车气门杆电阻对焊的过程控制,已成功应用于生产,所焊接的气门杆产品质量符合要求.