Resumo: Estudou a influencia de diferentes procesos de tratamento térmico no rendemento do material ZG06Cr13Ni4Mo. A proba mostra que despois do tratamento térmico a 1 010 ℃ de normalización + 605 ℃ de temperado primario + 580 ℃ de revenido secundario, o material alcanza o mellor índice de rendemento. A súa estrutura é martensita baixa en carbono + austenita de transformación inversa, con alta resistencia, tenacidade a baixa temperatura e dureza adecuada. Cumpre os requisitos de rendemento do produto na aplicación da produción de tratamento térmico de fundición de láminas grandes.
Palabras chave: ZG06Cr13NI4Mo; aceiro inoxidable martensítico; folla
As palas grandes son pezas clave nas turbinas hidroeléctricas. As condicións de servizo das pezas son relativamente duras e están sometidas ao impacto do fluxo de auga a alta presión, ao desgaste e á erosión durante moito tempo. O material é seleccionado de aceiro inoxidable martensítico ZG06Cr13Ni4Mo con boas propiedades mecánicas completas e resistencia á corrosión. Co desenvolvemento da enerxía hidroeléctrica e as fundicións relacionadas a gran escala, propóñense requisitos máis elevados para o rendemento de materiais de aceiro inoxidable como ZG06Cr13Ni4Mo. Para iso, combinado co ensaio de produción de ZG06C r13N i4M o grandes láminas dunha empresa de equipos hidroeléctricos domésticos, mediante o control interno da composición química do material, a proba de comparación do proceso de tratamento térmico e a análise do resultado da proba, a normalización única optimizada + calor dobre temperado. proceso de tratamento de ZG06C r13N i4M o material de aceiro inoxidable determinouse para producir pezas de fundición que cumpran os requisitos de alto rendemento.
1 Control interno da composición química
O material ZG06C r13N i4M o é aceiro inoxidable martensítico de alta resistencia, que debe ter altas propiedades mecánicas e unha boa tenacidade ao impacto a baixa temperatura. Para mellorar o rendemento do material, a composición química foi controlada internamente, requirindo w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08% e controlouse o contido de gas. A táboa 1 mostra o rango de composición química do control interno do material e os resultados da análise da composición química da mostra, e a táboa 2 mostra os requisitos de control interno do contido de gas material e os resultados da análise do contido de gas da mostra.
Táboa 1 Composición química (fracción de masa, %)
| elemento | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| requisito estándar | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Control interno de ingredientes | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12.0-13.0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Analiza os resultados | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Táboa 2 Contido de gas (ppm)
| gas | H | O | N |
| Requisitos de control interno | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Analiza os resultados | 1,69 | 68.6 | 119.3 |
O material ZG06C r13N i4M o fundiuse nun forno eléctrico de 30 t, refinado nun forno LF de 25 T para a aleación, axustando a composición e a temperatura, e descarburouse e desgasificouse nun forno VOD de 25 T, obtendo así aceiro fundido con carbono ultra baixo, composición uniforme, alta pureza e baixo contido de gases nocivos. Finalmente, utilizouse fío de aluminio para a desoxidación final para reducir o contido de osíxeno no aceiro fundido e refinar aínda máis os grans.
2 Proba do proceso de tratamento térmico
2.1 Plan de proba
O corpo de fundición utilizouse como corpo de proba, o tamaño do bloque de proba era de 70 mm × 70 mm × 230 mm e o tratamento térmico preliminar foi o recocido de suavización. Despois de consultar a literatura, os parámetros do proceso de tratamento térmico seleccionados foron: temperatura de normalización 1 010 ℃, temperaturas de revenido primaria 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, temperatura de revenido secundario 580 ℃ e utilizáronse diferentes procesos de revenido para probas comparativas. O plan de proba móstrase na táboa 3.
Táboa 3 Plan de proba de tratamento térmico
| Plan de proba | Proceso de proba de tratamento térmico | Proxectos piloto |
| A1 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado | Propiedades de tracción Tenacidade ao impacto Dureza HB Propiedades de flexión Microestrutura |
| A2 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado + 580 ℃ Templado | |
| B1 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado | |
| B2 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado + 580 ℃ Templado | |
| C1 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado | |
| C2 | 1 010 ℃ Normalización + 620 ℃ Templado + 580 ℃ Templado |
2.2 Análise dos resultados das probas
2.2.1 Análise da composición química
A partir dos resultados da análise de composición química e contido de gas na táboa 1 e na táboa 2, os elementos principais e o contido de gas están en liña co intervalo de control de composición optimizado.
2.2.2 Análise dos resultados das probas de rendemento
Despois do tratamento térmico segundo diferentes esquemas de proba, realizáronse probas de comparación de propiedades mecánicas de acordo coas normas GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 e GB/T231.1-2009. Os resultados experimentais móstranse na táboa 4 e na táboa 5.
Táboa 4 Análise de propiedades mecánicas de diferentes esquemas de procesos de tratamento térmico
| Plan de proba | Rp0,2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃) | Valor de dureza HBW |
| estándar | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160 e 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143 e 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144 e 156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172, 165, 176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147, 152, 156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147, 141 e 139 | 263 |
Táboa 5 Proba de flexión
| Plan de proba | Proba de flexión (d=25,a=90°) | avaliación |
| B1 | Rachadura 5,2 × 1,2 mm | Fracaso |
| B2 | Sen fendas | cualificado |
A partir da comparación e análise de propiedades mecánicas: (1) Normalización + tratamento térmico de temperado, o material pode obter mellores propiedades mecánicas, o que indica que o material ten unha boa temperabilidade. (2) Despois de normalizar o tratamento térmico, o límite de fluencia e a plasticidade (alongamento) do dobre revenido mellóranse en comparación co temperado único. (3) A partir da inspección e análise do rendemento de flexión, o rendemento de flexión do proceso de proba de normalización B1 + temperado único non está cualificado e o rendemento da proba de flexión do proceso de proba B2 despois do dobre revenido está cualificado. (4) A partir da comparación dos resultados das probas de 6 temperaturas de temperado diferentes, o esquema de proceso B2 de 1 010 ℃ normalización + 605 ℃ de temperado único + 580 ℃ de revenido secundario ten as mellores propiedades mecánicas, cun límite de fluencia de 687 MPa, un alongamento. do 23%, unha dureza ao impacto de máis de 160J a 0 ℃, unha dureza moderada de 268HB e un rendemento de flexión cualificado, todos cumprindo os requisitos de rendemento do material.
2.2.3 Análise da estrutura metalográfica
Analizouse a estrutura metalográfica dos procesos de proba do material B1 e B2 segundo a norma GB/T13298-1991. A figura 1 mostra a estrutura metalográfica de normalización + 605 ℃ primeiro revenido, e a figura 2 mostra a estrutura metalográfica de normalización + primeiro revenido + segundo revenido. A partir da inspección e análise metalográfica, a estrutura principal de ZG06C r13N i4M o despois do tratamento térmico é martensita de baixo carbono + austenita invertida. A partir da análise da estrutura metalográfica, os feixes de martensita do material despois do primeiro revenido son máis grosos e máis longos. Despois do segundo temperado, a estrutura da matriz cambia lixeiramente, a estrutura da martensita tamén está lixeiramente refinada e a estrutura é máis uniforme; en termos de rendemento, o límite de fluencia e a plasticidade mellóranse ata certo punto.
Figura 1 ZG06Cr13Ni4Mo normalizador + unha microestrutura de revenido
Figura 2 ZG06Cr13Ni4Mo estrutura metalográfica normalizadora + revenido dúas veces
2.2.4 Análise dos resultados das probas
1) A proba confirmou que o material ZG06C r13N i4M o ten unha boa temperabilidade. Mediante o tratamento térmico de normalización + temperado, o material pode obter boas propiedades mecánicas; o límite de fluencia e as propiedades plásticas (alongamento) de dous revenidos despois do tratamento térmico normalizado son moito máis altos que os dun revenido.
2) A análise da proba demostra que a estrutura de ZG06C r13N i4M o despois da normalización é martensita, e a estrutura despois do revenido é martensita temperada con baixo carbono + austenita invertida. A austenita invertida na estrutura temperada ten unha alta estabilidade térmica e ten un efecto significativo sobre as propiedades mecánicas, as propiedades de impacto e as propiedades do proceso de fundición e soldadura do material. Polo tanto, o material ten alta resistencia, alta tenacidade plástica, dureza axeitada, boa resistencia ás fisuras e boas propiedades de fundición e soldadura despois do tratamento térmico.
3) Analizar as razóns para a mellora do rendemento de temperado secundario de ZG06C r13N i4M o. Despois de normalizar, quentar e preservar a calor, ZG06C r13N i4M o forma austenita de gran fino despois da austenitización e despois transfórmase en martensita baixa en carbono despois do arrefriamento rápido. No primeiro revenido, o carbono sobresaturado na martensita precipita en forma de carburos, reducindo así a resistencia do material e mellorando a plasticidade e dureza do material. Debido á alta temperatura do primeiro revenido, o primeiro revenido produce austenita inversa extremadamente fina ademais da martensita temperada. Estas austenitas inversas transfórmanse parcialmente en martensita durante o arrefriamento do temperado, proporcionando condicións para a nucleación e o crecemento da austenita inversa estable xerada de novo durante o proceso de revenido secundario. O propósito do revenido secundario é obter suficiente austenita inversa estable. Estas austenitas inversas poden sufrir transformación de fase durante a deformación plástica, mellorando así a resistencia e plasticidade do material. Debido ás condicións limitadas, é imposible observar e analizar a austenita inversa, polo que este experimento debería tomar as propiedades mecánicas e a microestrutura como principais obxectos de investigación para a análise comparativa.
3 Aplicación de produción
ZG06C r13N i4M o é un material de aceiro fundido de aceiro inoxidable de alta resistencia cun excelente rendemento. Cando se realiza a produción real de láminas, úsanse para a produción a composición química e os requisitos de control interno determinados polo experimento e o proceso de tratamento térmico de normalización secundaria + temperado. O proceso de tratamento térmico móstrase na figura 3. Actualmente, a produción de 10 grandes láminas hidroeléctricas completouse e o rendemento cumpriu todos os requisitos do usuario. Pasaron a reinspección do usuario e recibiron unha boa avaliación.
Para as características de láminas curvas complexas, grandes dimensións de contorno, cabezas de eixe grosas e fácil deformación e rachadura, hai que tomar algunhas medidas de proceso no proceso de tratamento térmico:
1) A cabeza do eixe está cara abaixo e a folla cara arriba. Adóptase o esquema de carga do forno para facilitar a deformación mínima, como se mostra na figura 4;
2) Asegúrese de que hai un espazo suficientemente grande entre as pezas de fundición e entre as fundicións e a placa inferior de ferro de almofada para garantir o arrefriamento e asegúrese de que a cabeza do eixe groso cumpra os requisitos de detección ultrasónica;
3) A fase de quecemento da peza está segmentada varias veces para minimizar o estrés organizativo da fundición durante o proceso de quecemento para evitar a rachadura.
A implementación das medidas de tratamento térmico anteriores garante a calidade do tratamento térmico da lámina.
Figura 3 Proceso de tratamento térmico da lámina ZG06Cr13Ni4Mo
Figura 4 Esquema de carga do forno do proceso de tratamento térmico da lámina
4 Conclusións
1) Segundo o control interno da composición química do material, a través da proba do proceso de tratamento térmico, determínase que o proceso de tratamento térmico de ZG06C r13N i4M o material de aceiro inoxidable de alta resistencia é un proceso de tratamento térmico de 1 Normalización de 010 ℃ + temperado primario de 605 ℃ + revenido secundario de 580 ℃, o que pode garantir que as propiedades mecánicas, as propiedades de impacto a baixa temperatura e as propiedades de flexión en frío do material de fundición cumpran os requisitos estándar.
2) ZG06C r13N i4M o material ten boa temperabilidade. A estrutura despois da normalización + tratamento térmico de temperado dúas veces é unha martensita de baixo carbono + austenita inversa con bo rendemento, que ten alta resistencia, alta tenacidade plástica, dureza adecuada, boa resistencia á fisura e bo rendemento de fundición e soldadura.
3) O esquema de tratamento térmico de normalización + temperado dúas veces determinado polo experimento aplícase á produción do proceso de tratamento térmico de grandes láminas e as propiedades do material cumpren todos os requisitos estándar do usuario.
Hora de publicación: 28-Xun-2024
