高温汽轮机环锻件用2Cr11MoVNbN钢的热处理工艺优化

   日期:2020-09-01     来源:互联网    作者:中国铸造网    浏览:1093    评论:0    
核心提示:高温汽轮机环锻件用2Cr11MoVNbN钢是在Cr12型马氏体不锈钢的基础上加入钼、钒、铌、氮等元素冶炼而成的,它

高温汽轮机环锻件用2Cr11MoVNbN钢是在Cr12型马氏体不锈钢的基础上加入钼、钒、铌、氮等元素冶炼而成的,它既有Cr12型马氏体不锈钢的抗氧化性和抗腐蚀性,又有较高的综合力学性能,是目前12%铬系耐热钢中性能最好的钢种之一。该钢经常承受500℃或更高温度气流的喷吹、蒸汽的化学腐蚀及很大交变载荷的作用,因此要求其具有适宜的综合力学性能、良好的淬透性和工艺性能。因该钢是从日本引进的新钢种,对调质处理要求极为严格,因此寻求正确的调质工艺对有效发挥该钢的潜力是非常重要的。而目前国内该钢的热处理工艺还不成熟,国外相关报道也比较少。所以有科研人员在参考其室温力学性能的基础上,用正交试验法寻求调质工艺中淬火温度、淬火液质量分数、冷却时间、回火温度的最佳配合,以使该钢的综合力学性能达到要求。

从2Cr11MoVNbN钢车削环锻件上用火焰切割法截取试样,再从中加工出拉伸和冲击试样。用光谱仪测定出的化学成分(质量分数/%)为0.183C,0.41Si,0.75Mn,0.014P,0.010S,0.48Ni,11.18Cr,0.87Mo,0.21W,0.17V,0.09Nb,0.076N;试样退火处理后的的组织为珠光体和粒状碳化物。退火工艺:以不大于150℃·h-1的加热速率加热到770~790℃保温4.5h,炉冷到550℃后出炉空冷。

影响2Cr11MoVNbN钢力学性能的热处理因素很多,主要考虑淬火温度、淬火液、冷却时间、回火温度4个因素。淬火温度为1040~1100℃,淬火液采用AQ251介质水溶液,其质量分数为3%~13%;冷却时间为2.5~4.0min;由于该钢的工作温度大于500℃,因此按照一般原则回火温度高于工作温度100~150℃,所以确定回火温度为620~680℃。将这4个因素选4个水平进行正交试验。

试验结果表明:最佳热处理工艺为淬火温度1060℃、AQ251介质水溶液的质量分数12%、冷却时间3.5min、回火温度640℃;经最佳工艺热处理后其抗拉强度为974MPa,屈服强度为882MPa,伸长率为16.4%,断面收缩率为52.6%,冲击功为18J,硬度为315HB,组织均匀,晶粒度为7.5级。(心远)


 
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