Rezumat: A fost studiată influența diferitelor procese de tratament termic asupra performanței materialului ZG06Cr13Ni4Mo. Testul arată că după tratamentul termic la 1 010 ℃ normalizare + 605 ℃ revenire primară + 580 ℃ revenire secundară, materialul atinge cel mai bun indice de performanță. Structura sa este martensită cu conținut scăzut de carbon + austenită de transformare inversă, cu rezistență ridicată, tenacitate la temperatură scăzută și duritate adecvată. Îndeplinește cerințele de performanță a produsului în aplicarea producției de tratament termic de turnare cu lame mari.
Cuvinte cheie: ZG06Cr13NI4Mo; oțel inoxidabil martensitic; lamă
Palele mari sunt părți cheie în turbinele hidroenergetice. Condițiile de funcționare ale pieselor sunt relativ dure și sunt supuse unui impact asupra fluxului de apă la presiune înaltă, uzură și eroziune pentru o lungă perioadă de timp. Materialul este selectat din oțel inoxidabil martensitic ZG06Cr13Ni4Mo cu proprietăți mecanice complete și rezistență la coroziune. Odată cu dezvoltarea hidroenergiei și a turnărilor aferente la scară largă, sunt prezentate cerințe mai mari pentru performanța materialelor din oțel inoxidabil, cum ar fi ZG06Cr13Ni4Mo. În acest scop, combinat cu proba de producție a ZG06C r13N i4M o lame mari ale unei întreprinderi de echipamente hidroenergetice domestice, prin controlul intern al compoziției chimice a materialului, testul de comparare a procesului de tratament termic și analiza rezultatului testului, normalizarea unică optimizată + căldură dublă de călire procesul de tratare a ZG06C r13N i4M o material din oțel inoxidabil a fost determinat să producă piese turnate care îndeplinesc cerințele de înaltă performanță.
1 Controlul intern al compoziției chimice
Materialul ZG06C r13N i4M o este oțel inoxidabil martensitic de înaltă rezistență, care trebuie să aibă proprietăți mecanice ridicate și o rezistență bună la impact la temperatură scăzută. Pentru a îmbunătăți performanța materialului, compoziția chimică a fost controlată intern, necesitând w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08%, iar conținutul de gaz a fost controlat. Tabelul 1 prezintă intervalul de compoziție chimică a controlului intern al materialului și rezultatele analizei compoziției chimice a probei, iar Tabelul 2 prezintă cerințele de control intern al conținutului de gaz material și rezultatele analizei conținutului de gaz al probei.
Tabelul 1 Compoziția chimică (fracție de masă, %)
| element | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| cerință standard | ≤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 intern ingrediente | ≤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 |
| Analizați rezultatele | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4,61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Tabelul 2 Conținutul de gaz (ppm)
| gaz | H | O | N |
| Cerințe de control intern | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Analizați rezultatele | 1,69 | 68,6 | 119.3 |
Materialul ZG06C r13N i4M o a fost topit într-un cuptor electric de 30 t, rafinat într-un cuptor LF de 25T pentru aliere, ajustarea compoziției și temperaturii, și decarburat și degazat într-un cuptor VOD de 25T, obținându-se astfel oțel topit cu carbon ultra scăzut, compoziție uniformă, puritate ridicată și conținut scăzut de gaze nocive. În cele din urmă, sârmă de aluminiu a fost folosită pentru dezoxidarea finală pentru a reduce conținutul de oxigen din oțelul topit și a rafina și mai mult boabele.
2 Testul procesului de tratament termic
2.1 Plan de testare
Corpul de turnare a fost folosit ca corp de testare, dimensiunea blocului de testare a fost de 70 mm × 70 mm × 230 mm, iar tratamentul termic preliminar a fost recoacerea de înmuiere. După consultarea literaturii de specialitate, parametrii procesului de tratare termică selectați au fost: temperatura de normalizare 1 010℃, temperaturi de revenire primară 590℃, 605℃, 620℃, temperatura de revenire secundară 580℃ și diferite procese de revenire au fost utilizate pentru testele comparative. Planul de testare este prezentat în tabelul 3.
Tabelul 3 Planul de testare a tratamentului termic
| Plan de încercare | Procesul de testare a tratamentului termic | Proiecte pilot |
| A1 | 1 010 ℃ Normalizare + 620 ℃ Revenire | Proprietăţi la întindere Duritate la impact Duritate HB Proprietăţi la îndoire Microstructură |
| A2 | 1 010℃ Normalizare+620℃Revenire+580℃Revenire | |
| B1 | 1 010 ℃ Normalizare + 620 ℃ Revenire | |
| B2 | 1 010℃ Normalizare+620℃Revenire+580℃Revenire | |
| C1 | 1 010 ℃ Normalizare + 620 ℃ Revenire | |
| C2 | 1 010℃ Normalizare+620℃Revenire+580℃Revenire |
2.2 Analiza rezultatelor testelor
2.2.1 Analiza compoziției chimice
Din rezultatele analizei compoziției chimice și conținutului de gaz din Tabelul 1 și Tabelul 2, elementele principale și conținutul de gaz sunt în conformitate cu intervalul optimizat de control al compoziției.
2.2.2 Analiza rezultatelor testelor de performanță
După tratamentul termic conform diferitelor scheme de testare, au fost efectuate teste de comparare a proprietăților mecanice în conformitate cu standardele GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 și GB/T231.1-2009. Rezultatele experimentale sunt prezentate în Tabelul 4 și Tabelul 5.
Tabelul 4 Analiza proprietăților mecanice ale diferitelor scheme de proces de tratament termic
| Plan de încercare | Rp0,2/Mpa | Rm/Mpa | O/% | Z/％ | AKV/J(0℃) | Valoarea durității HBW |
| standard | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160, 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143, 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144, 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, 139 | 263 |
Tabelul 5 Test de îndoire
| Plan de încercare | Test de îndoire（d=25，a=90°） | evaluare |
| B1 | Fisura 5.2×1.2mm | Eșec |
| B2 | Fara fisuri | calificat |
Din compararea și analiza proprietăților mecanice: (1) Tratament termic de normalizare + revenire, materialul poate obține proprietăți mecanice mai bune, ceea ce indică faptul că materialul are o întăribilitate bună. (2) După normalizarea tratamentului termic, limita de curgere și plasticitatea (alungirea) călirii duble sunt îmbunătățite în comparație cu călirea simplă. (3) Din inspecția și analiza performanței de îndoire, performanța de îndoire a procesului de testare de normalizare B1 + călire unică este necalificată, iar performanța testului de îndoire a procesului de testare B2 după călirea dublă este calificată. (4) Din compararea rezultatelor testelor la 6 temperaturi diferite de revenire, schema de proces B2 de normalizare de 1 010 ℃ + 605 ℃ de revenire unică + 580 ℃ de revenire secundară are cele mai bune proprietăți mecanice, cu o limită de curgere de 687 MPa, o alungire. de 23%, o rezistență la impact de peste 160J la 0℃, o duritate moderată de 268HB și o performanță de îndoire calificată, toate îndeplinind cerințele de performanță ale materialului.
2.2.3 Analiza structurii metalografice
Structura metalografică a proceselor de testare a materialului B1 și B2 a fost analizată conform standardului GB/T13298-1991. Figura 1 arată structura metalografică a normalizării + 605℃ prima călire, iar Figura 2 arată structura metalografică a normalizării + prima călire + a doua călire. Din inspecția și analiza metalografică, structura principală a ZG06C r13N i4M o după tratamentul termic este martensita cu conținut scăzut de carbon + austenită inversată. Din analiza structurii metalografice, fasciculele de martensită ale materialului după prima revenire sunt mai groase și mai lungi. După a doua călire, structura matricei se modifică ușor, structura martensită este, de asemenea, ușor rafinată, iar structura este mai uniformă; în ceea ce privește performanța, limita de curgere și plasticitatea sunt îmbunătățite într-o anumită măsură.
Figura 1 ZG06Cr13Ni4Mo normalizare + o microstructură de revenire
Figura 2 Structura metalografică de normalizare a ZG06Cr13Ni4Mo + temperare de două ori
2.2.4 Analiza rezultatelor testelor
1) Testul a confirmat că materialul ZG06C r13N i4M o are o întărire bună. Prin tratarea termică de normalizare + călire, materialul poate obține proprietăți mecanice bune; limita de curgere și proprietățile plastice (alungirea) a două căliri după tratamentul termic de normalizare sunt mult mai mari decât cele ale unei căliri.
2) Analiza testului demonstrează că structura ZG06C r13N i4M o după normalizare este martensită, iar structura după revenire este martensită temperată cu șipci cu conținut scăzut de carbon + austenită inversată. Austenita inversată din structura călită are o stabilitate termică ridicată și are un efect semnificativ asupra proprietăților mecanice, proprietăților de impact și proprietăților procesului de turnare și sudare ale materialului. Prin urmare, materialul are rezistență ridicată, duritate plastică ridicată, duritate adecvată, rezistență bună la fisuri și proprietăți bune de turnare și sudare după tratamentul termic.
3) Analizați motivele îmbunătățirii performanței de revenire secundară a ZG06C r13N i4M o. După normalizare, încălzire și conservare a căldurii, ZG06C r13N i4M o formează austenită cu granulație fină după austenitizare și apoi se transformă în martensită cu conținut scăzut de carbon după răcire rapidă. La prima revenire, carbonul suprasaturat din martensită precipită sub formă de carburi, reducând astfel rezistența materialului și îmbunătățind plasticitatea și duritatea materialului. Datorită temperaturii ridicate a primei căliri, prima călire produce austenită inversă extrem de fină pe lângă martensita călită. Aceste austenite inverse sunt parțial transformate în martensită în timpul răcirii de revenire, oferind condiții pentru nuclearea și creșterea austenitei inverse stabile generate din nou în timpul procesului de revenire secundară. Scopul revenirii secundare este de a obține suficientă austenită inversă stabilă. Aceste austenite inverse pot suferi o transformare de fază în timpul deformării plastice, îmbunătățind astfel rezistența și plasticitatea materialului. Din cauza condițiilor limitate, este imposibil să se observe și să se analizeze austenita inversă, așa că acest experiment ar trebui să ia proprietățile mecanice și microstructura drept principalele obiecte de cercetare pentru analiza comparativă.
3 Aplicație de producție
ZG06C r13N i4M o este un material oțel turnat din oțel inoxidabil de înaltă rezistență, cu performanțe excelente. Când se realizează producția efectivă de lame, pentru producție se utilizează compoziția chimică și cerințele de control intern determinate de experiment și procesul de tratament termic de normalizare secundară + revenire. Procesul de tratare termică este prezentat în Figura 3. În prezent, producția a 10 pale hidroenergetice mari a fost finalizată, iar performanța a îndeplinit toate cerințele utilizatorului. Au trecut de reinspecția utilizatorului și au primit o evaluare bună.
Pentru caracteristicile lamelor curbate complexe, dimensiunile mari de contur, capete groase ale arborelui și deformarea și crăparea ușoară, trebuie luate unele măsuri de proces în procesul de tratament termic:
1) Capul arborelui este în jos și lama în sus. Schema de încărcare a cuptorului este adoptată pentru a facilita deformarea minimă, așa cum se arată în Figura 4;
2) Asigurați-vă că există un spațiu suficient de mare între piese turnate și între piese turnate și placa inferioară a fierului tampon pentru a asigura răcirea și asigurați-vă că capul arborelui gros îndeplinește cerințele de detectare cu ultrasunete;
3) Etapa de încălzire a piesei de prelucrat este segmentată de mai multe ori pentru a minimiza stresul organizatoric al turnării în timpul procesului de încălzire pentru a preveni fisurarea.
Implementarea măsurilor de tratament termic de mai sus asigură calitatea tratamentului termic al lamei.
Figura 3 Procesul de tratament termic al lamei ZG06Cr13Ni4Mo
Figura 4 Schema de încărcare a cuptorului procesului de tratare termică a lamei
4 Concluzii
1) Pe baza controlului intern al compoziției chimice a materialului, prin testarea procesului de tratament termic, se determină că procesul de tratare termică a materialului din oțel inoxidabil de înaltă rezistență ZG06C r13N i4M este un proces de tratament termic de 1 Normalizare 010 ℃ + revenire primară 605 ℃ + revenire secundară 580 ℃, ceea ce poate asigura că proprietățile mecanice, proprietățile de impact la temperatură joasă și proprietățile de îndoire la rece ale materialului de turnare îndeplinesc cerințele standard.
2) ZG06C r13N i4M o materialul are o întărire bună. Structura după normalizare + tratare termică de două ori temperare este o martensită cu conținut scăzut de carbon + austenită inversă cu performanță bună, care are rezistență ridicată, duritate plastică ridicată, duritate adecvată, rezistență bună la fisurare și performanță bună la turnare și sudare.
3) Schema de tratament termic de normalizare + temperare de două ori determinată de experiment este aplicată procesului de tratare termică a producției de lame mari, iar proprietățile materialului îndeplinesc toate cerințele standard ale utilizatorului.
Ora postării: 28-jun-2024
