马氏体/贝氏体耐热钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久实验研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征.研究结果表明,焊前523 K预热、焊后1023 K×1 h回火条件下,接头的力学性能优异.加速模拟运行500,1000和1500 h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;中匹配接头的蠕变损伤最小,仅发现个别孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小,中匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)与低匹配接头比较接近;高匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)最低,蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大.因此,对于上述异种钢焊接接头采用中匹配焊缝较为合理.     

10Cr9Mo1VNbN/12Cr1MoV异种钢焊接接头的蠕变损伤及界面失效

针对马氏体耐热钢 10Cr9Mo1VNbN和珠光体耐热钢 12Cr1MoV ,采用TGS -9cb、H10Cr5Mo、TR31三种焊丝形成高、中、低匹配焊接接头 ,利用脉冲电流氩弧焊、高温加速模拟工况、力学性能试验及电子显微分析 ,研究了 10Cr9Mo1VNbN/ 12Cr1MoV异种钢焊接接头的力学性能、高温强度、界面蠕变损伤及失效特征。试验结果表明 ,焊前预热 2 5 0℃ ,焊后回火 75 0℃× 1h ,加速模拟运行 5 0 0h后 ,高匹配和中匹配接头的力学性能劣化明显 ,界面蠕变损伤及失效倾向较大 ;而低匹配接头的力学性能优于高匹配和中匹配接头 ,界面蠕变损伤较轻 ,失效倾向较小。因此 ,选用TR31焊丝作为10Cr9Mo1VNbN/ 12Cr1MoV异种钢焊接接头的填充材料较为合适。     

焊缝蠕变强度对马氏体/贝氏体异种钢接头界面蠕变损伤的影响

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、扫描电镜观察研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下,马氏体耐热钢(9Cr1MiVNbN)与贝氏体耐热钢(12Cr2MoWVTiB)焊接接头的界面蠕变损伤、破坏特征及早期失效倾向.结果表明,焊前预热250℃,焊后回火750℃×1 h条件下,加速模拟运行500,1 000,1 500 h后低匹配接头中焊缝/贝氏体钢界面的蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;而高匹配接头中焊缝/贝氏体钢界面的蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大;而中匹配接头的界面蠕变损伤程度最轻,仅发现少量孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小.     

马氏体/珠光体异种耐热钢焊接接头蠕变失效数值模拟

采用有限元方法对马氏体/珠光体异种耐热钢接头在560℃条件下,外加轴向应力水平分别为100,120和140 MPa时界面附近的最大主应力、Von Mises等效应力进行了数值模拟,通过恒应力加速蠕变试验对模拟结果进行了验证.结果表明,对于低匹配接头,焊缝/低强母材界面附近最大主应力很高,蠕变孔洞易于在焊缝/低强母材界面处形成,随着外加应力水平的提高,焊缝/低强母材界面附近最大主应力升高较快,但VonMises等效应力较低,孔洞不易扩张.加速模拟试验后界面的蠕变损伤较轻,晶界仅存在少量分散蠕变孔洞,失效倾向较小.对于高匹配接头,焊缝/低强母材界面的最大主应力数值大,界面附近的Von Mises等效应力很高,孔洞易于形核、扩张.加速模拟运行后,高匹配接头中焊缝/12Cr1MoV界面的蠕变损伤及失效倾向大,发生了界面蠕变断裂.因此,对于马氏体/珠光体异种耐热钢接头,采用低匹配焊缝较高匹配合理.     

经长时运行的异种钢焊接接头安全寿命分析

通过对运行5万多h的TP347H不锈钢与12Cr2MoWVTiB(G102)耐热钢异种钢焊接接头进行试验研究，结果表明，G102侧热影响区，特别是近缝区，为整个焊接接头的薄弱环节；该异种钢焊接接头的剩余寿命为132万h。鉴于该类焊接接头高温短时力学性能、高温持久强度及G102侧热影响区冲击韧度低于母材的标准要求，建议尽早更换。     

高强匹配T91/12Cr1MoV异种钢焊接接头力学性能

对高强匹配的T91／12Cr1MoV异种钢焊接接头分别进行常温力学性能和高温持久试验,试验结果表明,常温拉伸试样均断在12Cr1MoV母材侧,接头的强度高于12Cr1MoV母材;接头中焊缝的硬度值最高,为317HV;焊缝常温下的冲击韧性为86kJ／cm^2,高于12Cr1MoV母材;接头的高温持久性能明显低于12Cr1MoV母材,失效位置(接头的薄弱环节)在12Cr1MoV侧的熔合线附近。     

620℃机组新型马氏体耐热钢12Cr10Co3W2MoNiVNbNB焊接性及接头性能

12Cr10Co3W2MoNiVNbNB钢为自主研制的9%Cr~12%Cr高强度马氏体耐热钢,与传统的Cr-MoW耐热钢相比,具有高温强度高、抗蠕变性能和抗氧化性能好等优点。研究12Cr10Co3W2MoNiVNbNB的焊接性,测定了焊接接头的常温拉伸、弯曲、冲击、高温拉伸等。结果表明,焊接接头的常温力学性能和高温拉伸均能满足620℃超超临界汽轮机高压隔板的设计和使用要求。     

焊后热处理对12Cr1MoVG/12Cr2MoWVTiB钢焊接接头组织性能的影响

对12Cr1MoVG/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头焊态及不同热处理温度下(720～770℃)的接头组织、硬度及拉伸、冷弯性能进行了测定.结果表明,随着热处理温度的提高,焊缝组织由回火马氏体+少量颗粒状贝氏体逐步转变为粒状贝氏体+索氏体组织,两侧焊缝硬度差异缩小,组织均匀化程度提高,晶粒有长大倾向.接头强度呈下降趋势,740℃强度下降趋缓,这是由于焊接残余应力得到大幅度释放,同时沉淀相的弥散强化作用增强所致.试验表明,730～770℃保持1 h焊后热处理制度均可满足使用性能要求,以740～760℃保持1 h热处理制度为佳.     

1Cr12Ni3MoVN钢TIG焊接接头的组织与高温性能

1Cr12Ni3Mo VN(S/SJ2)钢是一种含有12%Cr的低碳马氏体不锈钢,在航空发动机中广泛使用。本文对1Cr12Ni3Mo VN钢板材TIG焊接试样进行了高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验以及组织分析,研究了焊接接头的显微组织和高温性能。结果表明:拉伸试验时断裂均发生在热影响区的回火区。用TIG焊接1Cr12Ni3Mo VN钢能获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为766.7 MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在500℃、负载400 MPa条件下,蠕变寿命为240.71 h,与1Cr12Ni3Mo VN钢母材在同等条件下的蠕变寿命248.56 h相当。母材与焊接接头高温瞬时拉伸试样、高温持久拉伸试样的断口形貌均为浅韧窝形。室温下母材组织为具有良好综合力学性能的回火索氏体,焊缝组织为铸态的板条马氏体。高温瞬时拉伸及高温持久拉伸后焊缝马氏体组织明显长大,但随高温时间的变长组织长大趋缓,其长大程度变化不明显。     

12Cr1MoV钢用高韧性焊条的开发及应用

低合金耐热钢12Cr1Mo V焊接预热温度高,给生产应用带来不便,为解决此问题,提出了一种12Cr1Mo V用新型焊条,焊条成分设计中采用低碳加钨的方式解决强度与韧性的匹配问题。对焊条进行试验验证,试验结果显示焊条具有12Cr1Mo V耐热钢相当的常温力学性能和高温持久强度;同时焊条具有高的抗裂性,在室温(20℃)下对厚度超过8 mm以上的12Cr1Mo V耐热钢焊接可不预热,且不需要后热消氢。该焊条已在产品生产中得到应用,具有较好的推广价值。     

Anomalous exchange bias in Gd/Cr bilayer and Cr/Gd/Cr trilayers

Exchange bias has been observed in Gd/Cr bilayers and Cr/Gd/Cr trilayers systems in which the Curie temperature (T_C) of ferromagnetic Gd is less than the Néel temperature (T_N) of antiferromagnetic Cr. The exchange bias field H_E and coercivity H_C of the samples exhibit anomalous temperature dependence behavior in comparison with the conventional ferromagnet/antiferromagnet bilayers with T_C > T_N. As temperature increases, H_E increases monotonically until T_C, whereas H_C drops first and then goes up; finally, it disappears at T_C, which is attributed to the noncollinear interfacial exchange coupling between Gd and Cr. The results show that the exchange bias may exist in the AFM/FM bilayers regardless of the condition of T_C > T_N.     

金属Cr层对Cr/Cr2N纳米多层涂层的性能影响

目的研究金属Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层结构和性能的影响,为多层硬质涂层在海洋等腐蚀性介质中的应用提供理论基础。方法采用多弧离子镀技术制备一系列不同金属Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层,采用XRD、SEM、纳米压痕及划痕仪测试了多层涂层的结构、微观形貌和机械性能。采用电化学工作站评价了Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下的电化学行为,并采用摩擦实验机测试了涂层在海水环境下的摩擦学性能。结果 Cr层对Cr/Cr_2N纳米多层涂层的结构产生了一定的影响。不同Cr层厚度的Cr/Cr_2N纳米多层涂层在海水环境下的磨损率差别不大,均约为1.2×10-6 mm~3/(N·m),具有良好的耐磨损性能。Cr层厚度约为21 nm的Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下具有较高的阻抗值,呈现出较高的耐腐蚀性能。结论一定厚度的金属层(如Cr层厚度约为21 nm)和界面是多层涂层呈现较高耐腐蚀性能的关键。Cr/Cr2N纳米多层涂层在海水环境下良好的耐腐蚀和耐磨损性能,使其可应用于海洋等腐蚀性介质中,并发挥良好的表面防护作用。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

Cr4、Cr5钢拉-拉疲劳性能研究

利用成组试验法对Cr4、Cr5型支承辊用钢的拉-拉疲劳性能进行了测定,并利用金相、XRD、SEM等手段对其组织进行分析。结果表明,当中值寿命为10~6时,Cr5钢的抗疲劳应力为659 MPa,Cr4钢抗疲劳应力为438 MPa．Cr5钢的抗疲劳性能优于Cr4钢。     

Cr4、Cr5钢拉-拉疲劳性能研究

利用成组试验法对Cr4、Cr5型支承辊用钢的拉-拉疲劳性能进行了测定，并利用金相、XRD、SEM等手段对其组织进行分析。结果表明，当中值寿命为10^6时，Cr5钢的抗疲劳应力为659MPa，Cr4钢抗疲劳应力为438MPa．Cr5钢的抗疲劳性能优于Cr4钢。     

Oxidation Behavior of Cr2N,CrNbN, and CrTaN Phase Mixtures Formed on Nitrided Cr and Laves-Reinforced Cr Alloys

A series of single-phase Cr(X), single phase Cr ₂X Laves phase, and two-phase Cr(X) + Cr₂ X alloys (X = Nb or Ta) were thermally nitrided for 24 hr at 1100°C in N₂--4H₂ and then oxidized for 2 hr at 1100°C in air. The Cr(X) phase nitrided to form Cr₂N while the Cr₂X phases nitrided to form a complex local mixture of Cr₂N/Cr and CrNbN/CrTaN, Cr₃Nb₃N/Cr₃Ta₃N phases depending on the depth in the nitrided zone. The Ta only slightly increased the isothermal oxidation rate of nitrided Cr(Ta) and Cr₂Ta-reinforced Cr alloys, compared with nitrided, unalloyed Cr. Further, the nitrided two-phase alloys Cr--9.5Ta and Cr--20Ta exhibited improved Cr₂O₃ scale adherence relative to nitrided unalloyed Cr and Cr--1Ta. In contrast, Nb was detrimental to the oxidation resistance of the nitrided Cr(Nb) and Cr₂Nb-reinforced Cr alloys, resulting in the formation of nonprotective Cr--Nb oxides rather than continuous Cr₂O₃. A phenomenological explanation for these effects based on phase chemistry and microstructural distribution is presented. Implications of these results for understanding the oxidation behavior of developmental high-temperature, Laves-strengthened Cr alloys, as well as possible applications as oxidation and wear-resistant coatings are discussed.     

1Cr12和1Cr17不锈钢的耐酸性能实验研究

研究了高温高压环境1Cr12和1Cr17不锈钢的耐蚀性和酸化缓蚀液的匹配性。结果表明:1Cr12和1Cr17不锈钢在酸化液中的均匀腐蚀速率分别为14.82 mm·a~(-1)和12.56 mm·a~(-1),均低于相关标准;缓蚀液与不锈钢的匹配性较好,但不能防止点蚀;1Cr17不锈钢的耐蚀性比1Cr12的优异。     

新法测定镀铬和钝化液中的铬

报道了用Ｃｏ＾２＋，Ｎｉ＾２＋，Ｃｕ＾２＋，Ｚｎ＾２＋盐代替银盐作催化剂，测定镀铬和钝化液中的铬的方法。     

Thermal stability of Cr–Cr3Si eutectic microstructures

The thermal stability of Cr–Cr₃Si lamellar eutectic composites was investigated at temperatures up to 1400 °C. In drop-cast Cr–Cr₃Si, coarsening was found to be interface controlled. The coarsening rate could be reduced by microalloying with Ce and Re, two elements which were chosen because they were expected to segregate to the Cr–Cr₃Si interfaces. Similarly, directional solidification, which is also expected to lower the Cr–Cr₃Si interfacial energy, was found to dramatically decrease the coarsening rate.