鑄造低碳馬氏體不銹鋼ZG00Cr13Ni5mO模擬焊接熱影響區(qū)組織與性能研究.pdf

1、鑄造低碳馬氏體不銹鋼具有良好的淬透性、優(yōu)良的室溫和低溫力學(xué)性能、腐蝕疲勞強(qiáng)度和動(dòng)靜態(tài)斷裂韌性，優(yōu)良的服役性能，如抗空蝕、抗磨損性能等，是目前國內(nèi)外大中型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪廣泛應(yīng)用的材料。隨著水輪機(jī)向大型化、高效率方向的發(fā)展，材料焊接區(qū)組織和性能的不均勻性導(dǎo)致的疲勞破壞越來越突顯出來。研究焊接熱影響區(qū)的組織和性能變化規(guī)律，對于延長水輪機(jī)的服役期限，提高水電站的發(fā)電效率都具有重要意義。
　　 本研究以ZG00Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼為

2、基礎(chǔ)，通過熱模擬試驗(yàn)測定了材料的焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(SH-CCT)；通過適當(dāng)熱處理進(jìn)行了材料熱影響區(qū)的組織模擬，觀察和分析了材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，測定了材料焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能和疲勞性能，分析了微觀組織和合金成分對熱影響區(qū)性能的影響。取得的結(jié)論如下：
　　 1.ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)的室溫組織為板條馬氏體+δ鐵素體，馬氏體板條內(nèi)含有高密度位錯(cuò)，位錯(cuò)相互纏結(jié)形成胞狀結(jié)構(gòu)。δ鐵素體的含量隨著焊接時(shí)熱

3、影響區(qū)冷卻速度的提高而增加，焊接過程中一旦出現(xiàn)δ鐵素體，將無法通過熱處理過程消除，因此要適當(dāng)控制焊接熱影響區(qū)的冷卻速度，減少δ鐵素體的生成量。ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼中含有少量的奧氏體，奧氏體呈薄膜狀分布在馬氏體板條片層之間，奧氏體的含量很少，約為0.6％。
　　 2.從ZG00Cr13Ni5Mo鑄造馬氏體不銹鋼的模擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖中可以看出，焊接熱影響區(qū)的冷卻速度對ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼馬氏體相變

4、的開始點(diǎn)Ms的影響不大，ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼的Ms點(diǎn)在255℃附近小幅變化，在13-4鋼的Ms范圍內(nèi)。
　　 3.ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度、沖擊韌性和塑性均較焊前狀態(tài)低，且模擬焊后冷卻速度越快，強(qiáng)度、沖擊韌性和塑性越低。因此，焊接后要合理控制熱影響區(qū)的冷卻速度。采用480℃×2h焊后回火處理，熱影響區(qū)的各項(xiàng)力學(xué)性能均有顯著提高，且模擬焊接后的冷卻速度越快，性能提高的幅度越大。
　　

5、 4.焊后回火態(tài)ZG00Cr13Ni5Mo不銹鋼在模擬長江水中的σ-1較焊前狀態(tài)有所降低，且隨著模擬焊接后冷卻速度的提高，σ-1的降幅逐漸增大。因此在焊接時(shí)適當(dāng)?shù)亟档蜔嵊绊憛^(qū)的冷卻速度，可以使焊接熱影響區(qū)獲得更優(yōu)的抗疲勞裂紋萌生能力。
　　 5.在ZG00Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼中，可以通過降低鐵素體形成元素硅的含量和適當(dāng)提高鎳、鉻當(dāng)量比w(Nieq)/w(Creq)，避免或減少出現(xiàn)δ鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。在冶煉工藝中采