化學成分對ZG04Cr13Ni4Mo力學性能影響探究

1、化學成分對zg04crl3ni4mo力學性能影響探 究【摘要】本文研究了化學成分對zg 04crl3ni5mo馬氏體 不銹鋼力學性能的影響，通過優(yōu)化調整各合金元素的百分含 量，從而得到良好的綜合力學性能和金相組織?！娟P鍵詞】nieq/creq；力學性能0.前言zg04crl3ni5mo是目前已知的最合適制作水輪機葉片、 上冠、下環(huán)等鑄件專用的馬氏體不銹鋼。隨機組容量的不斷 增大，對水輪機用鋼的要求也不斷提高。在沒有發(fā)現(xiàn)更合適 的水輪機轉輪應用材料之前，對提高zg04crl3ni5mo鋼的綜 合力學性能的研究始終沒有停止過，其綜合力學性能得到不 斷改善。本文旨在研究如何通過調整合金元素配比來提高

2、 zg04crl3ni5mo材料的綜合力學性能以滿足大容量機組的高 要求。1.試驗材料試驗材料都是采用vod精煉爐冶煉，然后將鋼水澆鑄成 厚約60mm的鋼板備用，共準備了四組材料，四組材料化學 成分如下：表1四組材料化學成分2試驗方法及試驗結果分析試驗材料澆鑄成60x 100x250mm試板后，統(tǒng)一編號， 然后進行1020°c1040°c保溫 lh 空冷,630°c保溫 2h 空冷,600°c 保溫2h爐冷熱處理，然后各組鋼板分別進行試樣機械加工 及力學性能試驗。四組材料力學性能對比結果如下：圖1不同nieq/creq試樣的rm, rpo. 2對照表，可

3、以很明顯 的看出，nieq/creq為0. 409的材料rm, rpo. 2力學性能較 好。圖2不同nieq/creq試樣的斷面收縮率(z)對照表，可以 很明顯的看出，nieq/creq為0. 409的材料斷面收縮率(z) 值高。圖3不同nieq/creq試樣進行力學性能后的伸長率(a)對 照表，可以很明顯的看出，不同nieq/creq的材料伸長率(a) 相差不大，主要集中在1922之間。圖4兩次回火后的金相組織,回火馬氏體與逆變奧氏體組織本文nieq/creq計算公式:nieq二ni+05 (mn) +30 (c) +25 (n) +0. 3 (cu) + (co)creq=cr+2 (si

4、) +1. 5 (mo) +5 (v) +5. 5 (al) +1. 75(nb) +1. 5 (ti) +0.5 (w)各成分對材料性能的影響分析:c是穩(wěn)定奧氏體的元素，過高的c容易與cr形成碳化物降低基體中的cr含量，減小抗蝕能力，同時增加了焊接難 度,因此建議cw0.04%,最好能控制在0. 030.04%范圍內(nèi)。cr是不銹鋼中的抗腐蝕元素，cr與0在鋼表面形成的鈍化膜具有強抗腐蝕作用，起到抗腐蝕作用的最低含量為12. 0%0同時cr是強鐵素體形成元素，如果cr含量過高， 則正火后將得不到全馬氏體組織而含有部分8鐵素體，而 8鐵素體的存在影響鋼的熱塑性，降低鋼的強度并惡化鋼的 沖擊性。因

5、此，為平衡nieq/creq,建議cr的最高含量為13. 5%oni是奧氏體穩(wěn)定元素，為使奧氏體組織從1030°c±10°c冷卻到室溫后完全轉變?yōu)轳R氏體，zg04crl3ni4mo中ni要保 持一定含量，因為ni降低ms點，如果ni含量過多，ms點 太低，冷卻到室溫時會導致殘余奧氏體的出現(xiàn)，得不到全馬 氏體組織，使回火后的強度降低，因此，建議ni含量控制 在3.8-4. 5%之間，我們的試驗數(shù)據(jù)也說明了這一點。mo是鐵素體的形成元素，可提高鋼的淬透性和回火抗 力，減少回火時馬氏體的分解，保持硬度。cr與mo配合使 用時，抗點蝕能力更好，但是mo含量過低起不到上述作

6、用, 因此建議mo含量控制在0. 40. 6%omn是擴大奧氏體區(qū)的元素，在鋼中mn穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于ni,是提高鋼的淬透性元素，可以通過mn來 調節(jié)nieq/creq,因此建議mn含量w1.0%。si是強烈的鐵素體形成元素，si對提高鐵基、鐮基合 金在氧化介質中的耐蝕性有明顯的作用，但是si含量過高 對焊接不利，因此建議siw0.6%。3.結論zg 04crl3ni5mo馬氏體不銹鋼在保證鋼水純凈度的前提 下，控制好p、s含量及鋼中的氣體含量，同時滿足c含量 控制在0.030. 04%之間，ni含量控制在3. 84. 5%之間， cr的最高含量為13. 5%, mo含量控制在0. 40. 6%, mn含量 w1.0%, siw0.6%, nieq/creq 控制在 0. 360. 44 之間,zg 04crl3ni5mo馬氏體不銹鋼綜合力學性能較好，并且 nieq/creq越接近0. 44, zg 04crl3ni5mo馬氏體不銹鋼力學 性能越好?！緟⒖嘉墨I】1 李依依三峽700mw水輪機轉輪馬氏體不銹鋼鑄件技 術規(guī)范，中國科學院金屬研究所，2008. 7.2 李殿魁抗腐蝕的鎳基合金，上海鋼研，2002. 4.3 大型水輪機用不銹鋼zg0crl3nimo材料與工藝研究, 沈陽鑄造研究所,1979.12