等温退火对COST-FB2钢组织均匀化的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法,模拟大型锻件热装退火过程,研究了热装等温退火工艺对COST-FB2耐热钢组织的影响。结果表明,1180℃粗晶化处理后,炉冷至700℃等温退火8 h,开始发生铁素体转变,延长退火时间至100 h,完全获得铁素体加碳化物扩散型转变组织。继续延长退火时间,原奥氏体晶粒内铁素体形核量增加,且碳化物分布变均匀,将原始粗大的晶粒分解为多个铁素体晶粒,起到细化晶粒的作用。退火析出的碳化物分布越均匀,淬火过程,对晶界的钉扎作用越明显,最终热处理后获得的组织越均匀细小。等温退火温度提高至730℃,铁素体转变需要的时间缩短,相同退火时间对组织均匀化的效果优于700℃。     

30Cr2Ni4MoV钢晶粒细化工艺方法研究

利用金相显微镜对不同热处理工艺下的显微组织进行观察,研究低压转子钢30Cr2Ni4Mo V晶粒度变化的规律。实验结果表明,粗大的奥氏体晶粒经临界区侧正火＋850℃×3 h淬火后,30Cr2Ni4Mo V钢试样的晶粒度等级最高可达8.0级;粗大的奥氏体晶粒经高温正火＋850℃×3 h淬火后,30Cr2Ni4Mo V钢试样的晶粒度等级可达6.5级。上述热处理工艺经二次正火加热后晶粒细化效果更佳。     

30Cr2Ni4MoV钢消除混晶的方法

采用金相显微镜分析技术,针对30Cr2Ni4MoV大型转子钢锻件多次正火难以消除混晶的问题,研究比较了目前消除混晶最常用的多次高温正火工艺与高温侧正火工艺。结果表明,原始晶粒度为1级的晶粒,经三次高温正火晶粒度能达到7级,但经两次高温侧正火晶粒度就可达到8级。30Cr2Ni4MoV钢只需两次790℃高温侧正火,就能阻断粗大组织遗传,消除混晶,并有效细化晶粒。     

基于减小热处理畸变的20CrMnMoH高性能齿轮预先热处理工艺

采用理论分析和实验研究相结合的方法,对20CrMnMoH齿轮钢在预先热处理过程中产生贝氏体非平衡组织的现象进行了分析研究。结果表明:20CrMnMoH齿轮钢在常规预先热处理过程中的冷却速度无法控制,过冷奥氏体进行非平衡组织转变,容易得到贝氏体等非平衡组织。根据贝氏体等非平衡组织的组织遗传效应,结合过冷奥氏体等温转变的原理和机制,设计了两次等温正火预先热处理工艺,首次等温正火预先热处理完成了非平衡组织到平衡组织的转变,二次等温正火预先热处理实现了晶粒的细化和均匀化。通过工艺优化控制实现了齿轮锻件的金相组织为1~2级、同批次不同齿轮锻件硬度差≤5 HB的技术指标。成品齿轮的精度可以达到6级,验证了预先热处理对减小齿轮热处理畸变、提高齿轮精度的有效性。     

热处理对复合制造AerMet100超高强度钢组织均匀性与拉伸性能的影响

研究了不同热处理工艺下复合制造AerMet100超高强度钢试样的组织均匀性,测试了其室温拉伸性能,并分析了其断裂机制。结果表明,沉积态复合制造AerMet100钢的显微组织很不均匀,包括激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区;经正火+高温回火+最终热处理后,激光沉积区的晶粒由柱状晶转变为等轴晶,激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区的显微组织基本一致,均为回火马氏体,但激光沉积区的枝晶元素偏析仍然存在;增加1200 ℃均匀化处理后,激光沉积区的元素偏析基本消除,复合制造AerMet100钢试样的显微组织变得非常均匀,室温拉伸性能最优,且与锻件区试样相当,拉伸试样断在了激光沉积区一侧,微观断裂机制为韧性断裂。     

620℃长期时效对汽轮机转子用COST-FB2钢组织和性能的影响

利用Thermal-Calc热力学软件对COST-FB2钢平衡条件下的析出相进行了计算,结合扫描、透射、化学相分析等手段研究了620 ℃不同时效时间下超超临界电站转子用COST-FB2钢的组织、M23C6 碳化物和Laves相的演变,并分析了其变化对性能的影响。结果表明: COST-FB2钢在620 ℃后室温强度和塑性变化不大,高温强度和塑性有波动,冲击性能和硬度在时效前1 000 h下降幅度较大,随着时间的进一步延长有所波动下降的幅度较小。时效 0 ~ 10 000 h 过程中COST-FB2钢中马氏体板条结构比较稳定,位错密度和小角度界面下降,M23C6 碳化物平均粒度增加;Laves相在时效2 000 h开始析出,到时效 10 000 h过程中其尺寸不断增加,10 000 h后平均直径约410 nm,其粗化程度远大于M23C6碳化物;在时效 2 000~6 000 h,Laves相的单位面积数量不断增加,6 000 h以后Laves相的单位面积数量开始下降,时效8 000 h以后趋于平稳。国产COST-FB2钢转子大锻件在620 ℃时效 10 000 h过程中表现出较好的组织和性能稳定性。     

汽轮机零部件用12%Cr钢粗晶细化热处理工艺研究

对一种汽轮机零部件用12%Cr型耐热钢粗晶方钢进行了粗晶细化热处理工艺研究,用试验电炉对粗晶方钢分别进行了1 040℃×4 h退火、1 040℃×2 h退火、1 040℃×4 h正火、1 040℃×2 h正火热处理,并检查了金相组织和晶粒度。结果表明,该钢经过上述热处理后,晶粒度得到明显的细化,宏观粗晶可转变成4级以上水平。其中,1 040℃×4 h退火的热处理工艺最佳,宏观粗晶可转变成6级。     

20Si2Mn2CrNi钢锻后晶粒细化及强韧性提升工艺

研究了Si-Mn-Cr-Ni系低合金高强钢锻件在不同热处理工艺下的显微组织和力学性能。结果表明,试验钢经820℃正火后,锻件组织细化效果较好且分布均匀,再经920℃淬火和280℃低温回火后,其硬度为43.9 HRC,冲击吸收能量KV₂为82.6 J,抗拉强度为1513.35 MPa,屈服强度为1221.92 MPa,伸长率为14.65%,此时组织为回火板条马氏体且晶粒尺寸细小,晶粒度为8.3级,达到最佳的强韧性匹配,试验钢的综合力学性能最优。     

30CrNi3MoV合金钢锻件组织细化研究

针对30CrNi3MoV合金钢锻件出现晶粒粗大的问题,对锻件原始试样进行等温退火和调质处理细化晶粒试验。结果表明,试样经热处理后,组织得到明显的细化,力学性能满足指标要求。此改进工艺已应用于实际生产中。     

大型锻件晶粒细化热处理研究进展

主要介绍了大型锻件中的组织遗传现象,分析了其形成机制,并总结了切断组织遗传达到晶粒细化的若干热处理工艺和途径,主要包括临界区快速加热、高温正火、高温回火、过冷奥氏体平衡转变等;最后介绍了典型的汽轮机低压转子锻件和超超临界高中压转子锻件的锻后热处理工艺。     

双重退火对激光增材制造TC18钛合金组织和性能的影响

利用拉伸试验机、扫描电镜和金相显微镜等手段,研究了双重退火工艺(890℃×1 h/FC+750℃×2 h/AC,570℃×4 h/AC)对激光增材沉积和修复两种状态的TC18钛合金的组织和力学性能的影响,并与原始锻件TC18钛合金进行比较。结果表明,激光增材修复试样微观组织为典型的类铸态组织,主要由层状β晶粒组成。激光增材修复试样经双重退火后为魏氏组织,原始β晶界仍清晰可见,晶内分布着交错的(α+β)集束。经双重退火后,激光增材沉积试样强度低于锻件,塑性高于锻件,激光增材修复试样的性能介于两者之间,其冲击性能比锻件的冲击性能高约60%。激光增材沉积、激光增材修复两种状态经退火热处理后力学性能都能达到TC18锻件规定值。     

30CrNiMo8钢小型环锻件的热处理工艺

一种用于轨道车辆的30CrNiMo8钢小型环锻件,按照常规热处理工艺在锻后经过灰冷或者坑冷,然后调质处理后,各项力学性能均优良,但是显微组织检测晶粒粗大,甚至个别批次晶粒度在0级左右,而且正火预备处理后再调质热处理,仍然不能消除粗大晶粒。经研究发现,因为30CrNiMo8钢具有较强的组织遗传性,锻后粗大晶粒会遗传给后续工序,后续调质等过程难以细化晶粒,因此在热处理工艺流程中增加一道等温退火工艺,消除了锻后粗大晶粒,有效地解决了30CrNiMo8钢小型环锻件调质后晶粒粗大的问题。     

制造转子锻件的新工艺

新工艺成功地用于生产1000MW级的汽轮发电机大型转子锻件,该锻件是用每根锭重425吨制成的。在生产中最重要的方法之一是要锻合铜锭中内部缺陷的锻造法。为了解决该问题,采用一套2m宽的V型砧,未经镦粗生产大型转子锻件。热处理是提供均匀而细小的奥氏体晶粒组织的另一个重要方法,这种组织对获得良好韧性是重要的。为了使热处理易于减小奥氏体晶粒尺寸,进行了一次广泛的研究,发现延长回火处理或奥氏体化前的预热处理是非常有用的。本文叙述了采用上述工艺成功生产的大型转子锻件的质量。     

X19CrMoVNbN11-1叶片钢的晶粒长大行为

通过对3组X19CrMoVNbN11-1叶片钢进行不同的热处理,研究加热温度、保温时间、升温速率和原始状态对奥氏体晶粒长大的影响规律。结果表明,X19CrMoVNbN11-1钢奥氏体晶粒长大规律的显著差异主要受原始组织状态的影响,各热处理参数对晶粒长大的影响排序为：加热温度>升温速率>加热时间;500℃/h速率升温至1050℃保温3 h后空冷正火预处理,可有效改善X19CrMoVNbN11-1钢后续调质处理后的晶粒度等级及均匀性,使1100℃保温3 h调质处理后的晶粒度控制在5～6级水平。在试验条件下,该钢在1100℃保温时,适当的升温速率(500℃/h)和保温时间(3 h)可获得较好的晶粒细化效果。     

高温扩散时间对4Cr5MoSiV1钢组织及共晶碳化物的影响

对4Cr5MoSiV1钢小规格锻件进行1250℃不同保温时间下高温扩散热处理试验,利用低倍酸洗、光学显微镜、扫描电镜等方法和设备,研究了不同高温扩散退火时间对其组织和共晶碳化物的影响。结果表明:高温扩散后,4Cr5MoSiV1钢小锻件的低倍组织中粗大枝晶明显消除,无疏松、缩孔等铸坯缺陷;扩散退火15 h晶粒异常粗大,晶界熔化;扩散退火10 h对共晶碳化物尺寸减小量小且出现魏氏体组织;扩散退火5 h后,显微组织无魏氏体组织和晶界烧熔,共晶碳化物最大尺寸大幅度减小。因此,扩散退火5 h可作为4Cr5MoSiV1钢小锻件锻后高温扩散最优退火时间。     

40CrMnSiMoVA钢锻件的塑性研究

本文研究了40CrMnSiMoVA钢锻件φ值不合格的原因及预防措施。不合格原因是:最终热处理后板条马氏体组织较单一,束领域过大。预防措施是:锻造和热处理工艺应保证锻件原始组织的晶粒均匀、细小,并形成弥散分布的铁素体—索氏体双相组织。     

700℃超超临界汽轮机用镍基转子锻件的试制

为了快速实现突破、掌握大吨位镍基合金转子锻件的制造关键技术并积累关键数据,中国一重开展了700℃超超临界汽轮机转子用大截面镍基合金转子锻件的试制。通过多次镦拔的自由锻造方式完成了直径＞?600mm的试制件的制造。经过检测,锻态晶粒度可达4~6级,性能热处理态晶粒度可保持在1~2级,试制锻件室温抗拉强度>1000MPa,屈服强度>600MPa,冲击A_KV>45J,700℃抗拉强度>800MPa,屈服强度>500MPa,室温和700℃的延伸率和断面伸缩率均在20%以上,实现了大截面镍基合金锻件的均质化制造。     

核电用316H奥氏体不锈钢锻件的晶粒度控制

针对316H奥氏体不锈钢锻件晶粒粗化和混晶的问题,研究了锻造温度、变形量、固溶保温温度对316H钢晶粒度的影响。结果表明:锻件晶粒度大小为芯部＞1/4直径＞表面位置;锻造温度和变形量的增加促进了动态再结晶的发生,对晶粒的细化作用十分显著,锻造温度采用1100 ℃,变形量控制在30%时,锻造后的晶粒度可达7级左右。热处理对锻件的晶粒度具有一定均匀化作用,热处理温度过高会使晶粒长大,热处理温度应控制在1040~1060 ℃范围内。     

珠光体转变在30Cr2Ni4MoV低压转子预备热处理工艺中的应用研究

基于30Cr2Ni4MoV钢的TTT转变曲线,研究了不同珠光体转变量对30Cr2NiMoV钢100~500℃之间的高温拉伸性能和调质后晶粒度的影响规律,并采用Deform-HT模拟了不同直径的30Cr2Ni4MoV低压转子采用等温热处理工艺时的应力,通过对比高温拉伸性能,确定其应力风险。结果表明,珠光体转变量在40%以下时,断口形貌为沿晶断口和韧窝断口,沿晶断口出现在粗晶位置;珠光体转变量大于40%时,断口形貌为韧窝断口。通过调质时的奥氏体自发再结晶和15%以上珠光体转变量相结合的方式,可以通过1次奥氏体化加调质的方式使晶粒细化和均匀化,大幅度缩短热处理工艺周期。不同直径的低压转子采用等温热处理工艺时,应力风险很低。     

大型短粗挤压辊锻后的热处理工艺

通过分析大型42CrMo钢的挤压辊锻件的特征形状、晶粒遗传的防治及钢的去氢处理工艺,制定了适合该产品的热处理工艺,包括1次前处理、2次预热处理、2次正火、3次贝氏体等温处理和1次去氢处理的锻后热处理工艺.试用结果表明,热处理的8个锻件,晶粒得到细化,超声波探伤合格,符合质量要求,适用于大型短粗轴类锻件,可推广应用.