Περίληψη: Μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικών διεργασιών θερμικής επεξεργασίας στην απόδοση του υλικού ZG06Cr13Ni4Mo. Η δοκιμή δείχνει ότι μετά από θερμική επεξεργασία στους 1 010 ℃ κανονικοποίηση + 605 ℃ πρωτεύον σκλήρυνση + 580 ℃ δευτερεύουσα σκλήρυνση, το υλικό φτάνει στον καλύτερο δείκτη απόδοσης. Η δομή του είναι μαρτενσίτης χαμηλών εκπομπών άνθρακα + ωστενίτης αντίστροφης μετατροπής, με υψηλή αντοχή, σκληρότητα σε χαμηλή θερμοκρασία και κατάλληλη σκληρότητα. Πληροί τις απαιτήσεις απόδοσης του προϊόντος στην εφαρμογή παραγωγής θερμικής επεξεργασίας χύτευσης μεγάλων λεπίδων.
Λέξεις-κλειδιά: ZG06Cr13NI4Mo; μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα? λεπίδα
Τα μεγάλα πτερύγια είναι βασικά μέρη στους υδροηλεκτρικούς στρόβιλους. Οι συνθήκες συντήρησης των εξαρτημάτων είναι σχετικά σκληρές και υπόκεινται σε κρούση ροής νερού υψηλής πίεσης, φθορά και διάβρωση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το υλικό επιλέγεται από μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα ZG06Cr13Ni4Mo με καλές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες και αντοχή στη διάβρωση. Με την ανάπτυξη της υδροηλεκτρικής ενέργειας και των σχετικών χυτών προς μεγάλη κλίμακα, προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση υλικών από ανοξείδωτο χάλυβα όπως το ZG06Cr13Ni4Mo. Για το σκοπό αυτό, σε συνδυασμό με τη δοκιμή παραγωγής ZG06C r13N i4M o μεγάλες λεπίδες μιας εγχώριας επιχείρησης υδροηλεκτρικού εξοπλισμού, μέσω εσωτερικού ελέγχου της χημικής σύνθεσης του υλικού, δοκιμής σύγκρισης της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας και ανάλυσης αποτελεσμάτων δοκιμής, της βελτιστοποιημένης μονής κανονικοποίησης + θερμότητας διπλής σκλήρυνσης Η διαδικασία επεξεργασίας του υλικού από ανοξείδωτο χάλυβα ZG06C r13N i4M o προσδιορίστηκε για την παραγωγή χυτών που πληρούν τις απαιτήσεις υψηλών επιδόσεων.
1 Εσωτερικός έλεγχος χημικής σύνθεσης
Το υλικό ZG06C r13N i4M o είναι μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής αντοχής, ο οποίος απαιτείται να έχει υψηλές μηχανικές ιδιότητες και καλή αντοχή σε κρούση σε χαμηλή θερμοκρασία. Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση του υλικού, η χημική σύνθεση ελεγχόταν εσωτερικά, απαιτώντας w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08% και ελεγχόταν η περιεκτικότητα σε αέριο. Ο Πίνακας 1 δείχνει το εύρος της χημικής σύνθεσης του υλικού εσωτερικού ελέγχου και τα αποτελέσματα ανάλυσης της χημικής σύνθεσης του δείγματος και ο Πίνακας 2 δείχνει τις απαιτήσεις εσωτερικού ελέγχου της περιεκτικότητας σε αέριο υλικού και τα αποτελέσματα ανάλυσης της περιεκτικότητας σε αέριο δείγματος.
Πίνακας 1 Χημική σύνθεση (κλάσμα μάζας, %)
| στοιχείο | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| τυπική απαίτηση | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11.5-13.5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Συστατικά Εσωτερικός Έλεγχος | ≤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 |
| Αναλύστε τα αποτελέσματα | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Πίνακας 2 Περιεκτικότητα αερίου (ppm)
| αέριο | H | O | N |
| Απαιτήσεις εσωτερικού ελέγχου | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Αναλύστε τα αποτελέσματα | 1,69 | 68.6 | 119,3 |
Το υλικό ZG06C r13N i4M o τήχθηκε σε ηλεκτρικό κλίβανο 30 τόνων, εξευγενίστηκε σε κλίβανο 25 Τ LF για κράμα, ρύθμιση της σύνθεσης και της θερμοκρασίας, και απανθρακώθηκε και απαερώθηκε σε κλίβανο VOD 25 Τ, λαμβάνοντας έτσι τηγμένο χάλυβα με εξαιρετικά χαμηλό άνθρακα. ομοιόμορφη σύνθεση, υψηλή καθαρότητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε επιβλαβή αέρια. Τέλος, χρησιμοποιήθηκε σύρμα αλουμινίου για την τελική αποξείδωση για τη μείωση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στον τετηγμένο χάλυβα και την περαιτέρω διύλιση των κόκκων.
2 Δοκιμή διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας
2.1 Σχέδιο δοκιμής
Το σώμα χύτευσης χρησιμοποιήθηκε ως σώμα δοκιμής, το μέγεθος του μπλοκ δοκιμής ήταν 70 mm × 70 mm × 230 mm και η προκαταρκτική θερμική επεξεργασία ήταν η μαλακωτική ανόπτηση. Μετά από διαβούλευση με τη βιβλιογραφία, οι παράμετροι της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας που επιλέχθηκαν ήταν: θερμοκρασία κανονικοποίησης 1 010 ℃, πρωτεύουσες θερμοκρασίες σκλήρυνσης 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, δευτερεύουσα θερμοκρασία σκλήρυνσης 580 ℃ και διαφορετικές διαδικασίες σκλήρυνσης χρησιμοποιήθηκαν για συγκριτικές δοκιμές. Το σχέδιο δοκιμής φαίνεται στον Πίνακα 3.
Πίνακας 3 Σχέδιο δοκιμής θερμικής επεξεργασίας
| Δοκιμαστικό σχέδιο | Διαδικασία δοκιμής θερμικής επεξεργασίας | Πιλοτικά έργα |
| A1 | 1 010℃Normalizing+620℃ Tempering | Ιδιότητες εφελκυσμού Αντοχή σε κρούση Σκληρότητα HB Ιδιότητες κάμψης Μικροδομή |
| A2 | 1 010℃Normalizing+620℃Tempering+580℃Tempering | |
| B1 | 1 010℃Normalizing+620℃ Tempering | |
| B2 | 1 010℃Normalizing+620℃Tempering+580℃Tempering | |
| C1 | 1 010℃Normalizing+620℃ Tempering | |
| C2 | 1 010℃Normalizing+620℃Tempering+580℃Tempering |
2.2 Ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών
2.2.1 Ανάλυση χημικής σύνθεσης
Από τα αποτελέσματα της ανάλυσης της χημικής σύνθεσης και της περιεκτικότητας σε αέρια στον Πίνακα 1 και στον Πίνακα 2, τα κύρια στοιχεία και η περιεκτικότητα σε αέριο είναι σύμφωνα με το βελτιστοποιημένο εύρος ελέγχου σύνθεσης.
2.2.2 Ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών απόδοσης
Μετά από θερμική επεξεργασία σύμφωνα με διαφορετικά σχήματα δοκιμών, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σύγκρισης μηχανικών ιδιοτήτων σύμφωνα με τα πρότυπα GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 και GB/T231.1-2009. Τα πειραματικά αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 4 και στον Πίνακα 5.
Πίνακας 4 Ανάλυση μηχανικών ιδιοτήτων διαφορετικών σχημάτων διεργασιών θερμικής επεξεργασίας
| Δοκιμαστικό σχέδιο | Rp0.2/Μπα | Rm/Mpa | ΕΝΑ/% | Z/% | AKV/J(0℃) | Τιμή σκληρότητας HBW |
| πρότυπο | ≥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 |
Πίνακας 5 Δοκιμή κάμψης
| Δοκιμαστικό σχέδιο | Δοκιμή κάμψης (d=25,a=90°) | εκτίμηση |
| B1 | Ρωγμή 5,2×1,2 χλστ | Αποτυχία |
| B2 | Χωρίς ρωγμές | αρμόδιος |
Από τη σύγκριση και την ανάλυση των μηχανικών ιδιοτήτων: (1) Θερμική επεξεργασία κανονικοποίησης + σκλήρυνσης, το υλικό μπορεί να αποκτήσει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες, υποδεικνύοντας ότι το υλικό έχει καλή σκληρυνσιμότητα. (2) Μετά την κανονικοποίηση της θερμικής επεξεργασίας, η αντοχή διαρροής και η πλαστικότητα (επιμήκυνση) της διπλής σκλήρυνσης βελτιώνονται σε σύγκριση με την απλή σκλήρυνση. (3) Από την επιθεώρηση και την ανάλυση της απόδοσης κάμψης, η απόδοση κάμψης της διαδικασίας δοκιμής κανονικοποίησης + μονής σκλήρυνσης B1 είναι ακατάλληλη και η απόδοση δοκιμής κάμψης της διαδικασίας δοκιμής B2 μετά από διπλή σκλήρυνση είναι κατάλληλη. (4) Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων δοκιμών 6 διαφορετικών θερμοκρασιών σκλήρυνσης, το σχήμα διαδικασίας Β2 κανονικοποίησης 1 010 ℃ + 605 ℃ μονής σκλήρυνσης + 580 ℃ δευτερεύουσας σκλήρυνσης έχει τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες, με αντοχή διαρροής 687 MPa, επιμήκυνση 23%, σκληρότητα κρούσης μεγαλύτερη από 160J στους 0℃, μέτρια σκληρότητα 268HB και κατάλληλη απόδοση κάμψης, όλα πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης του υλικού.
2.2.3 Ανάλυση μεταλλογραφικής δομής
Η μεταλλογραφική δομή των διεργασιών δοκιμής υλικού Β1 και Β2 αναλύθηκε σύμφωνα με το πρότυπο GB/T13298-1991. Το Σχήμα 1 δείχνει τη μεταλλογραφική δομή της κανονικοποίησης + 605 ℃ πρώτης σκλήρυνσης και το σχήμα 2 δείχνει τη μεταλλογραφική δομή της κανονικοποίησης + πρώτης σκλήρυνσης + δεύτερης σκλήρυνσης. Από τη μεταλλογραφική επιθεώρηση και ανάλυση, η κύρια δομή του ZG06C r13N i4M o μετά τη θερμική επεξεργασία είναι μαρτενσίτης χαμηλών εκπομπών άνθρακα + ανάστροφος ωστενίτης. Από την ανάλυση της μεταλλογραφικής δομής, οι δέσμες μαρτενσίτη πηχάκι του υλικού μετά την πρώτη σκλήρυνση είναι παχύτερες και μακρύτερες. Μετά το δεύτερο σκλήρυνση, η δομή της μήτρας αλλάζει ελαφρώς, η δομή μαρτενσίτης είναι επίσης ελαφρώς εκλεπτυσμένη και η δομή είναι πιο ομοιόμορφη. Όσον αφορά την απόδοση, η αντοχή διαρροής και η πλαστικότητα βελτιώνονται σε κάποιο βαθμό.
Σχήμα 1 Ομαλοποίηση ZG06Cr13Ni4Mo + μία μικροδομή σκλήρυνσης
Σχήμα 2 κανονικοποίηση ZG06Cr13Ni4Mo + μεταλλογραφική δομή διπλής σκλήρυνσης
2.2.4 Ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών
1) Η δοκιμή επιβεβαίωσε ότι το υλικό ZG06C r13N i4M o έχει καλή σκληρυνσιμότητα. Μέσω θερμικής επεξεργασίας κανονικοποίησης + σκλήρυνσης, το υλικό μπορεί να αποκτήσει καλές μηχανικές ιδιότητες. η αντοχή διαρροής και οι πλαστικές ιδιότητες (επιμήκυνση) δύο σκληρύνσεων μετά την κανονικοποίηση της θερμικής επεξεργασίας είναι πολύ υψηλότερες από αυτές της μίας σκλήρυνσης.
2) Η δοκιμαστική ανάλυση αποδεικνύει ότι η δομή του ZG06C r13N i4M o μετά την κανονικοποίηση είναι μαρτενσίτης και η δομή μετά τη σκλήρυνση είναι μαρτενσίτης με πηχάκι χαμηλού άνθρακα + ανάστροφος ωστενίτης. Ο ανάστροφος ωστενίτης στη σκληρυμένη δομή έχει υψηλή θερμική σταθερότητα και έχει σημαντική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες, τις ιδιότητες κρούσης και τις ιδιότητες της διαδικασίας χύτευσης και συγκόλλησης του υλικού. Ως εκ τούτου, το υλικό έχει υψηλή αντοχή, υψηλή πλαστική ανθεκτικότητα, κατάλληλη σκληρότητα, καλή αντοχή στη ρωγμή και καλές ιδιότητες χύτευσης και συγκόλλησης μετά από θερμική επεξεργασία.
3) Αναλύστε τους λόγους για τη βελτίωση της δευτερεύουσας απόδοσης σκλήρυνσης του ZG06C r13N i4M o. Μετά την κανονικοποίηση, τη θέρμανση και τη διατήρηση της θερμότητας, το ZG06C r13N i4M o σχηματίζει λεπτόκοκκο ωστενίτη μετά την ωστενιτοποίηση και στη συνέχεια μετατρέπεται σε μαρτενσίτη χαμηλών εκπομπών άνθρακα μετά από ταχεία ψύξη. Στην πρώτη σκλήρυνση, ο υπερκορεσμένος άνθρακας στον μαρτενσίτη καθιζάνει με τη μορφή καρβιδίων, μειώνοντας έτσι την αντοχή του υλικού και βελτιώνοντας την πλαστικότητα και τη σκληρότητα του υλικού. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας του πρώτου σκλήρυνσης, το πρώτο σκλήρυνση παράγει εξαιρετικά λεπτό αντίστροφο ωστενίτη επιπλέον του σκληρυμένου μαρτενσίτη. Αυτοί οι αντίστροφοι ωστενίτες μετατρέπονται εν μέρει σε μαρτενσίτη κατά τη διάρκεια της ψύξης με σκλήρυνση, παρέχοντας συνθήκες για τη δημιουργία πυρήνων και την ανάπτυξη του σταθερού αντίστροφου ωστενίτη που δημιουργείται ξανά κατά τη διάρκεια της δευτερογενούς διαδικασίας σκλήρυνσης. Ο σκοπός της δευτερογενούς σκλήρυνσης είναι να ληφθεί αρκετός σταθερός αντίστροφος ωστενίτης. Αυτοί οι αντίστροφοι ωστενίτες μπορούν να υποστούν μετασχηματισμό φάσης κατά την πλαστική παραμόρφωση, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή και την πλαστικότητα του υλικού. Λόγω περιορισμένων συνθηκών, είναι αδύνατο να παρατηρηθεί και να αναλυθεί ο αντίστροφος ωστενίτης, επομένως αυτό το πείραμα θα πρέπει να λάβει τις μηχανικές ιδιότητες και τη μικροδομή ως κύρια ερευνητικά αντικείμενα για συγκριτική ανάλυση.
3 Εφαρμογή Παραγωγής
Το ZG06C r13N i4M o είναι ένα υλικό από χυτό χάλυβα υψηλής αντοχής από ανοξείδωτο χάλυβα με εξαιρετική απόδοση. Όταν πραγματοποιείται η πραγματική παραγωγή λεπίδων, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή η χημική σύνθεση και οι απαιτήσεις εσωτερικού ελέγχου που καθορίστηκαν από το πείραμα και η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας δευτερογενούς κανονικοποίησης + σκλήρυνσης. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας φαίνεται στο Σχήμα 3. Επί του παρόντος, η παραγωγή 10 μεγάλων λεπίδων υδροηλεκτρικής ενέργειας έχει ολοκληρωθεί και η απόδοση έχει ικανοποιήσει όλες τις απαιτήσεις του χρήστη. Έχουν περάσει τον επανέλεγχο του χρήστη και έχουν λάβει καλή αξιολόγηση.
Για τα χαρακτηριστικά των πολύπλοκων καμπυλωτών λεπίδων, των μεγάλων διαστάσεων περιγράμματος, των παχιών κεφαλών αξόνων και της εύκολης παραμόρφωσης και ρωγμής, πρέπει να ληφθούν ορισμένα μέτρα διαδικασίας στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας:
1) Η κεφαλή του άξονα είναι προς τα κάτω και η λεπίδα είναι προς τα πάνω. Το σχέδιο φόρτωσης του κλιβάνου υιοθετείται για να διευκολύνει την ελάχιστη παραμόρφωση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4.
2) Βεβαιωθείτε ότι υπάρχει ένα αρκετά μεγάλο κενό μεταξύ των χυτών και μεταξύ των χυτών και της κάτω πλάκας σιδήρου για να διασφαλιστεί η ψύξη και βεβαιωθείτε ότι η παχιά κεφαλή του άξονα πληροί τις απαιτήσεις ανίχνευσης υπερήχων.
3) Το στάδιο θέρμανσης του τεμαχίου κατεργασίας τμηματοποιείται πολλές φορές για να ελαχιστοποιηθεί η οργανωτική πίεση της χύτευσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης για την αποφυγή ρωγμών.
Η εφαρμογή των παραπάνω μέτρων θερμικής επεξεργασίας διασφαλίζει την ποιότητα θερμικής επεξεργασίας της λεπίδας.
Εικόνα 3 Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας λεπίδας ZG06Cr13Ni4Mo
Σχήμα 4 Σχέδιο φόρτωσης κλιβάνου διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας λεπίδων
4 Συμπεράσματα
1) Με βάση τον εσωτερικό έλεγχο της χημικής σύνθεσης του υλικού, μέσω της δοκιμής της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας, προσδιορίζεται ότι η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας του υλικού από ανοξείδωτο χάλυβα ZG06C r13N i4M o υψηλής αντοχής είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας 1 Ομαλοποίηση 010℃ + 605℃ πρωτεύον σκλήρυνση + 580℃ δευτερεύουσα σκλήρυνση, η οποία μπορεί να διασφαλίσει ότι οι μηχανικές ιδιότητες, οι ιδιότητες κρούσης χαμηλής θερμοκρασίας και οι ιδιότητες κρύας κάμψης του υλικού χύτευσης πληρούν τις τυπικές απαιτήσεις.
2) Το υλικό ZG06C r13N i4M o έχει καλή σκληρυνσιμότητα. Η δομή μετά από κανονικοποίηση + θερμική επεξεργασία διπλής σκλήρυνσης είναι ένας μαρτενσίτης χαμηλού άνθρακα + αντίστροφος ωστενίτης με καλή απόδοση, ο οποίος έχει υψηλή αντοχή, υψηλή πλαστική ανθεκτικότητα, κατάλληλη σκληρότητα, καλή αντίσταση ρωγμών και καλή απόδοση χύτευσης και συγκόλλησης.
3) Το σχήμα θερμικής επεξεργασίας κανονικοποίησης + διπλής σκλήρυνσης που καθορίστηκε από το πείραμα εφαρμόζεται στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας παραγωγής μεγάλων λεπίδων και οι ιδιότητες του υλικού πληρούν όλες τις τυπικές απαιτήσεις του χρήστη.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-28-2024
