ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件凝固相变过程的数值模拟

结合相图分析了ZG0Cr13Ni4Mo(质量分数,%)不锈钢铸件凝固相变过程,提出了适合于数值模拟的物理和数学模型,分别模拟了该材质二维和三维的相变过程.为验证数值计算结果,设计并浇注了两种类型的大型试件,用金相显微镜及扫描电镜观察了铸态下微观组织形态,测定了奥氏体晶粒大小、奥氏体晶粒内马氏体板条束个数和马氏体板条间距.数值模拟结果和实验结果进行了对比,进一步从实验和模拟计算两个方面阐明了ZGOCr13Ni4Mo不锈钢铸件凝固时的相变过程.     

ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件微观组织试验研究

以长江三峡水轮机叶片所用材料为研究对象，设计并浇注了两种类型的大型试件。用金相显微镜及扫描电镜观察了铸态下微观组织形态，测定了奥氏体晶粒大小、奥氏体晶粒内马氏体板条束个数和马氏体板条间距。分析了ZG0Cr13NiMo不锈钢铸件凝固相变过程，阐明了该材质最终微观组织的特点。试验结果和数值模拟结果对比，可以验证数值模拟结果的可信性。     

不锈钢铸件落砂判据研究

以呋喃树脂砂型铸造ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢铸件为对象,采用数值模拟与工艺试验相结合的方法,研发出铸件落砂判据,并在生产实践中得到验证和应用.     

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的连续冷却相变动力学

采用显微组织表征和硬度测试研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢连续冷却转变动力学和显微组织演化规律。结果表明:0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢在1100 ℃×60 min奥氏体化条件下,以0.5~100 ℃/s的速度冷却时仅发生马氏体转变,马氏体相变的开始温度(Ms)约为212 ℃,结束温度(Mf)约为25.3 ℃,组织均为板条马氏体,硬度约为371 HV。冷却速率的变化对相变温度、室温组织和硬度无显著影响。采用K-M方程描述马氏体相变过程,其相变动力学参数α约为0.0317。     

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。     

氮对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo组织和性能的影响北大核心CSCD

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。     

ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢的铸态高温力学性能测试研究

应用Gleeble热模拟实验机,将试棒加热升温到奥氏体化温度并保温,然后再降至测试温度,得到了ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢奥氏体状态下的高温力学性能参数.与直接将试棒加热至测试温度所测试的高温力学性能对比,发现两者在400 ℃～800 ℃之间弹性模量和屈服应力存在很大差别,前者弹性模量高,屈服应力低.在铸造过程应力场数值模拟中,应根据凝固过程中的组织变化,选择相应组织的高温力学性能用于计算.     

ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正工艺研究

ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在铸造、热处理及加工等过程中极易产生变形,且因铸件结构限制、合金强度较高等因素影响,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件冷态校正难度极大。本试验通过对比ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在不同高温条件下校正效果及性能变化,开展不锈钢铸件加热校正工艺研究。研究表明,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正温度不应低于650℃,且不应高于850℃,在此温度区间进行热校正不影响铸件力学性能。     

亚稳奥氏体金属抗空蚀性能及其主要控制因素

用旋转圆盘实验机对5种亚稳奥氏体金属的抗空蚀性能和水轮机叶片用0Cr13Ni5Mo不锈钢进行了对比研究。结果表明，2种应力诱发马氏体Fe-Mn-Si-Cr形状记忆合金的抗空蚀性能远高于3种应变诱发马氏体相变奥氏体不锈钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢。高的局域弹性性质he是Fe-Mn-Si-Cr形状记忆合金具有高抗空蚀性能的主要原因。he是影响亚稳奥氏体金属抗空蚀性能的首要控制因素，空蚀诱发马氏体耗散能量，空蚀表层硬度及加工硬化能力是影响亚稳奥氏体金属抗空蚀性能的第二控制因素。     

不锈钢铸件机械粘砂判据研究

在铸件材质和造型材料确定前提下,砂型表面的受热条件是铸件机械粘砂的主要影响因素。对美国C.Beckermann教授提出的铸钢件粘砂判据中的主要参数提出了修正建议,并利用铸件凝固过程温度场数值模拟计算技术,结合粘砂试件试验数据,获得了采用呋喃树脂自硬砂造型工艺条件下ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢铸件的机械粘砂判据曲线。经验证,机械粘砂判据曲线可定量预测铸件机械粘砂位置和面积。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN新型叶片钢高频淬火后的显微组织与疲劳性能

为提高2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢叶片的疲劳性能,对调质处理后的叶片刃口区进行了高频淬火处理,研究了高频淬火前后2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的显微组织、残余应力分布和疲劳性能。结果表明:2Cr12Ni4Mo3VNbN钢高频淬火后显微组织中的原奥氏体晶粒和马氏体板条束都得到细化,没有明显的析出物,而未高频淬火的马氏体有较多窄条状M3C析出。2Cr12Ni4Mo3VNbN叶片高频淬火区表层层深0.1 mm以内主要为压应力,应力值约在-450 MPa^-20 MPa之间,且随层深增加而减小。高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的疲劳裂纹扩展门槛值为6.75 MPa·m^1/2,高于未高频淬火态下的4.73 MPa·m^1/2,并且高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中的疲劳裂纹扩展速率低于未高频淬火态。这表明,高频淬火处理提高了2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展抗力和疲劳裂纹扩展寿命。     

高温时效对00Cr13Ni6Mo2不锈钢组织及性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射、光学显微镜和透射电镜等研究了一种13Cr超级马氏体不锈钢(00Cr13Ni6Mo2)的高温力学性能和高温时效后的力学性能、物相组成及显微组织。结果表明:00Cr13Ni6Mo2钢在高温下可保持较高的屈服强度,但当超过Af(奥氏体转变完成点)温度后,屈服强度迅速下降;600℃时效后,马氏体基体中的位错密度明显降低,同时产生了一定量的逆变奥氏体,导致时效100 h后其屈服强度从824 MPa降至682 MPa(下降17.2%),而抗拉强度和伸长率变化不大;800℃时效过程中,试验钢的组织完全奥氏体化,在降温过程中组织转变为淬火马氏体,故其具有典型的淬火马氏体性能特征,时效100 h后抗拉强度从858 MPa升至1031 MPa(提高20.2%),同时伸长率从22.5%降至15.0%。     

CrMnB堆焊合金抗空蚀和冲刷磨损性能的研究

研究了CrMnB堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能，结果表明，该堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能优于0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢，其原因是具有亚稳奥氏体和硼化物共晶组织的CrMnB堆焊合金，在冲击力的作用上，亚稳奥氏体相转变成了马氏体，提高了堆焊合金表面的硬度和强度并吸收了冲击能，同时沿奥氏体边界分布的高硬度的硼化物共晶组织，构成了耐磨“骨架”。     

叶片用超低碳不锈钢冶炼技术

介绍了我厂为冶炼三峡不锈钢叶片ZGOCr13Ni4Mo钢进行的设备改造,以及ZGOCr13Ni4Mo钢VOD(真空氧脱碳)冶炼工艺流程和试验结果等。     

热处理对ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢组织与性能的影响

研究了不同正火温度、回火保温时间和冷却方式对低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo组织与力学性能的影响。利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对材料的微观组织和结构进行了研究。进行了室温拉伸和0℃冲击试验,并用SEM观察了断口形貌。结果表明,正火温度对ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢组织与性能有显著影响。在γ+δ两相区正火时,会生成高温δ铁素体,并且δ在随后的热处理中不能被消除,即使很少的铁素体(1%),也会极大损害材料的韧性。采用较快冷却时,材料的韧性较高而强度较低;较长时间的回火保温,材料的强度较低,与较短时间保温下相比韧性没有明显差别。     

固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性及微观组织的影响

研究了在1083—1483K温度范围内，固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性(KIC)的影响．通过透射电镜(TEM)研究了马氏体时效钢微观组织的变化，结合相变曲线和断口扫描电镜(SEM)观察，探讨了固溶温度对断裂韧性的影响机理．结果表明：超纯净马氏体时效钢的断裂韧性(KIC)随着固溶温度的升高或再结晶晶粒尺寸的长大而增加，不存在常见的Ti(C，N)在晶界偏聚而引起的“热脆”现象．固溶态马氏体时效钢由单一的马氏体板条组成，其形貌、间距以及位错密度不受固溶温度的影响．在时效过程中，随着固溶温度的升高或再结晶晶粒的粗化，Ni3(Mo，Ti)等时效析出相在晶界或板条界的偏聚程度逐渐加重并导致基体软化，合金元素Ni，Mo的富集诱发了逆转变奥氏体形成．这使裂纹尖端易于钝化而表现出韧窝状穿晶断裂和保持较高的断裂韧性．