1Cr11Ni2W2MoV钢叶片的热加工工艺试验加热设备均采用RJX-45-9、RJX-75-13工业电炉。原材料装炉前应彻底清除电炉内异物,杜绝混料,按工艺要求校验控温仪表;为提高炉温均匀性,可采用炉门石棉隔热栅,有效率≥87%。
对应牌号:
1、国标GB-T标准:数字牌号:S、新牌号:13Cr11Ni2W2MoV、旧牌号:1Cr11Ni2W2MoV代号合金钢
工艺试验航空1Cr11Ni2W2MoV钢叶片热加工工艺规范的拟定,应严格按照HB-89《航空用钢锻件》中的技术规定执行,最终达到表2要求的力学性能。1.锻造工艺1Cr11Ni2W2MoV钢叶片锻造工艺试验方案如表3所示。
1Cr11Ni2W2MoV铬镍钨钼钒马氏体耐热钢,具有良好的韧性和耐氧化性能,在淡水和湿空气中有较好的耐蚀性。
化学成分:
⑴碳C:0.10~0.16,
⑵硅Si:≤0.60,
⑶锰Mn:≤0.60,
⑷磷P:≤0.,
⑸硫S:≤0.,
⑹铬Cr:10.50~12.00,
⑺镍Ni:1.40~1.80,
⑻钼Mo:0.35~0.50,
⑼氮N:-,
⑽铜Cu:-,
⑾其它元素:W:1.50~2.00,V:0.18~0.30。
1Cr11Ni2W2MoV物理性能:
①密度密度(20℃)/kg/dm3:7.8,
②熔点/℃:—,
③比热容(0~℃)/kg/(kg.k):0.48,
④热导率/w/(m.k)℃-:22.2,
⑸热导率/w/(m.k)℃-:28.1
⑥线胀系数/(10-6/k)0~℃:9.3,
⑦线胀系数/(10-6/k)0~℃:11.7,
⑧电阻率(20℃)/(Ω.mm2/m):-,
⑨纵向弹性模量(20℃)/GPa:,
⑩磁性:有。
1Cr11Ni2W2MoV力学性能:
⑴交货状态:棒材固溶处理,板材固溶酸洗,
⑵抗拉强度(RM/MPa):-,
⑶延伸强度(Rp0.2/MPa):-,
⑷伸长率A/%:-,
⑸断面收缩率(Z/%):-。
1Cr11Ni2W2MoV热处理:
①硬度HBW≤:-,硬度HRB≤:-,
②加热温度:-,
③加热方式:-。
1Cr11Ni2W2MoV应用领域:用于制作汽轮机叶片,高温部件等。
1)热处理缺陷断裂的断口形貌
安装时断裂,断口左侧有一圆弧形区域,表面锈蚀严重,该区域约占整个断面面积的二分之一。断面右侧为一斜断面,呈金属色。断面能谱分析,锈蚀圆弧处氧含量较高,该裂纹可确定为淬火裂纹,见图9-61和图9-62。
图9-61断面扫描微观形貌形貌图9-62氧化圆弧区微观形貌
(2)热处理缺陷断裂的断口形貌
六角头螺栓表面镀黄锌,在使用中断裂。断口位于头下,断口部分断面因锈蚀颜色较深,其左侧部分断口颜色较浅,为纤维状新鲜断口,呈金属本色。颜色较深的锈蚀断面发现Zn、Cl等元素,说明表面处理前已有裂纹,裂纹为热处理裂纹,见图9-63和图9-64。
图9-63断面低倍形貌图9-64断面微观形貌
镀锌螺栓在安装扭矩值不大的情况下在近头下圆角处断裂,断口一侧呈平滑月牙状区域,有褐色物质覆盖,有被腐蚀的晶界和晶间裂纹,无明显塑性变形,微观形貌以韧窝为主。能谱分析有锌元素,表明镀锌前裂纹已存在,电镀时含锌溶液浸入所致,该裂纹可确定为淬火裂纹,见图9-65、图9-66、图9-67和图9-68。
弹簧垫圈安装时垫圈开裂,断口微观形貌呈解理/准解理特征,伴有少量韧窝和沿晶二次裂纹。65Mn钢淬火后在℃左右回火易产生回火脆性,断口微观形貌说明垫圈发生回火脆性断裂,见图9-69。
图9-69回火脆性断裂断口形貌
(5)1Cr11Ni2W2MoV不锈钢螺钉断口形貌
螺钉服役时承受拉伸扭转复合载荷,断口在圆周边缘应力集中处形核,由圆周向中心扩展,宏观塑变明显,局部存在沿晶断裂区,最终在近中心位置形成跨螺纹断裂台阶。该断口存在有一定面积的沿晶断裂区,局部晶界已弱化存在脆性断裂区,可能是回火脆性造成,见图9-70、图9-71和图9-72。
1.耐热钢的分类是什么?
答:在高温下工作的钢叫做耐热钢。耐热钢按显微组织分类有:珠光体或铁素体-珠光体体耐热钢;马氏体耐热钢;铁素体体耐热钢;奥氏体体耐热钢。按性能和用途分有:抗氧化钢;热强钢和气阀钢。
这类钢具有一下性能:高温抗氧化性和比较稳定的高温机械性能。
2.珠光体型的耐热钢的热处理工艺是什么?
珠光体型的耐热钢是指在正火状态下,显微组织是由珠光体+铁素体组成的一类钢,按照含碳量分为低碳珠光体钢和中碳珠光体钢。
15CrMo热处理规范是:~℃正火+~℃回火;12Cr1MoV热处理规范是:~℃正火+~℃回火;12CrVWBSiRe热处理规范是:~℃正火+~℃回火;35Cr2Mo1V热处理工艺1~℃正火+℃回火6h。从改善25Cr2Mo1V钢的蠕变脆性出发,采用0℃正火+~℃正火较合适。对25Cr2Mo1V钢亦推荐采用二次正火+回火的方案。第一次正火温度较高(1~℃),使碳化物溶解较完全,以提高抗松弛能力,第二次正火温度较低(~℃),使晶粒度细些,以改善缺口敏感性,虽然如此,25Cr2Mo1V钢在长期工作中仍有较大的缺口敏感性,这主要是由这种钢的化学成分决定的。25Cr2Mo1V钢持久塑性的降低是由于碳化物沿晶界析出与积聚减弱了晶界强度所致。
这类钢正火工艺比较简单,正火之后快冷,希望得到贝氏体组织,回火目的是使固溶体析出弥散的碳化物,其沉淀强化作用,是正火不稳定组织趋向于稳定组织。
3.马氏体型的耐热钢的热处理工艺是什么?
答:马氏体耐热钢有1Cr13、2Cr13、1Cr12WMoV、1Cr12WMoNbVB、1Cr11Ni2W2MoV。
(1)1Cr12WMoV最高使用温度是℃,热处理工艺:0℃油冷,这种钢有较高的淬透性。淬火后由于马氏体中含合金元素较高,有很高的回火稳定性。在~℃回火后,其组织为回火屈氏体、回火索氏体。这种钢在~℃温度范围内有足够的稳定性,可以制造于~℃工作的轮盘、叶片等。
(2)1Cr12WMoNbVB钢由于含钒和铌,钢中不出现M23C6型碳化物,而只存在(Nb、V)C,它具有较好的沉淀硬化效果。故含泥钢具有较高的蠕变强度。硼作为晶界强化的合金元素加入钢中,可降低杂质元素在晶界的扩散系数。这种钢可制造在~℃工作的高压气轮机转子、叶片等。热处理工艺:1℃油冷,~℃回火,空冷。
(3)1Cr11Ni2W2MoV钢有高的热强性,广泛用于制造在℃以下工作的叶片、轮盘及其他零件。热处理工艺0~℃油冷或空冷,~℃回火,空冷。
4.常用沉淀硬化钢有几种?如何热处理?
沉淀硬化钢共计有两种类型:一种是以18-8奥氏体不锈钢发展起来的奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢,另一种是Cr13马氏体不锈钢为基础发展的低碳马氏体沉淀硬化不锈钢。常用沉淀硬化钢有3种:属于奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢,0Cr15Ni7Mo2Al,又称作PH15-7Mo、0Cr17Ni7Al,又称作17-7PH;低碳马氏体沉淀硬化不锈钢有0Cr17Ni4Cu4Nb,称作17-4PH。
表8-3常用沉淀硬化钢热处理工艺规范
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