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上海高高有色金屬
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| 1Cr9Mo1VNbN |
1Cr9Mo1VNbN成分
1Cr9Mo1VNbN的*終熱處理為正火+高溫回火，正火溫度為1040℃，保溫時(shí)間不少于10 min，回火溫度為730～780℃，保溫時(shí)間不少于1h，*終熱處理后的組織為回火馬氏體。
1Cr9Mo1VNbN碳是鋼中固溶強(qiáng)化作用*明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時(shí)強(qiáng)度上升，塑性、韌性下降，對(duì)1Cr9Mo1VNbN這類馬氏體鋼而言，含碳量的上升會(huì)加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強(qiáng)度將降低。1Cr9Mo1VNbN鋼與12Cr1MoV鋼相比，含碳量降低20%，這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。
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1Cr9Mo1VNbN鋼中含微量氮，氮的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面起固溶強(qiáng)化作用，常溫下氮在鋼中的溶解度很小，1Cr9Mo1VNbN鋼焊后熱影響區(qū)在焊接加熱和焊后熱處理過(guò)程中，將先后出現(xiàn)VN的固溶和析出過(guò)程：焊接加熱時(shí)熱影響區(qū)內(nèi)已形成的奧氏體組織由于VN的溶入，氮含量增加，此后常溫組織中的過(guò)飽和程度提高，在隨后的焊后熱處理中有細(xì)小的VN析出，這增加了組織穩(wěn)定性，提高了熱影響區(qū)的持久強(qiáng)度值。另一方面，1Cr9Mo1VNbN鋼中還含有少量A1，氮能與其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基體，在較低溫度下又重新析出，能起到較好的彌散強(qiáng)化效果。加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力，含鉻量小于5%時(shí)，600℃開(kāi)始劇烈氧化，而含鉻量達(dá)5%時(shí)就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蝕深度為0.05 mm/a，600℃時(shí)性能開(kāi)始變差，腐蝕深為0.13 mm/a。1Cr9Mo1VNbN含鉻量提高到9%左右，使用溫度能達(dá)到650℃，主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。
釩與鈮都是強(qiáng)碳化物形成元素，加入后能與碳形成細(xì)小而穩(wěn)定的合金碳化物，有很強(qiáng)的彌散強(qiáng)化效果。加入鉬主要是為了提高鋼的熱強(qiáng)性，起到固溶強(qiáng)化的作用。
2.2
編輯本段熱處理工藝
2.3 編輯本段機(jī)械性能
1Cr9Mo1VNbN鋼的常溫抗拉強(qiáng)度≥585 MPa，常溫屈服強(qiáng)度≥415 MPa，硬度≤
250 HB，伸長(zhǎng)率(50 mm標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)圓形試樣)≥20%，許用應(yīng)力值［σ]650℃=30 MPa。
編輯本段焊接性能
按照國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式算得1Cr9Mo1VNbN的碳當(dāng)量為
可見(jiàn)1Cr9Mo1VNbN的焊接性較差。
3 1Cr9Mo1VNbN焊接時(shí)存在的問(wèn)題
3.1 熱影響區(qū)淬硬組織的產(chǎn)生
可以看出，1Cr9Mo1VNbN的臨界冷卻速度低，奧氏體穩(wěn)定性很大，冷卻
時(shí)不易發(fā)生正常的珠光體轉(zhuǎn)變，從而冷卻到較低溫度時(shí)發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變。正由
于此，1Cr9Mo1VNbN的淬硬和冷裂傾向很大。
圖1 1Cr9Mo1VNbN鋼的連續(xù)冷卻曲線
由于熱影響區(qū)的各種組織具有不同的密度、膨脹系數(shù)和不同的晶格形式，在
加熱和冷卻過(guò)程中必然會(huì)伴有不同的體積膨脹和收縮；另一方面，由于焊接加熱
具有不均勻和溫度高的特點(diǎn)，故而1Cr9Mo1VNbN焊接接頭內(nèi)部應(yīng)力很大。
對(duì)于1Cr9Mo1VNbN，奧氏體十分穩(wěn)定，要冷卻到較低溫度(約400℃)才能變?yōu)?br />
馬氏體。粗大的馬氏體組織脆而硬，接頭又處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下。同時(shí)，焊縫冷
卻過(guò)程中氫由焊縫向近縫區(qū)擴(kuò)散，氫的存在促使了馬氏體脆化，其綜合作用的結(jié)
果，很容易在淬硬區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。
3.2 熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大
焊接熱循環(huán)對(duì)焊接頭熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大有重大的影響，特別是緊鄰加熱溫
度達(dá)到*高的熔合區(qū)。當(dāng)冷卻速度較小時(shí)，在焊接熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)粗大的塊狀鐵
素體和碳化物組織，使鋼材的塑性明顯下降；冷卻速度大時(shí)，由于產(chǎn)生了粗大的
馬氏體組織，也會(huì)使焊接接頭塑性下降。
3.3 軟化層的產(chǎn)生
1Cr9Mo1VNbN鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，熱影響區(qū)產(chǎn)生軟化層不可避免，而且比珠
光體耐熱鋼的軟化更為嚴(yán)重。當(dāng)用加熱和冷卻速度均較緩慢的規(guī)范時(shí)，軟化程度
較大。另外，軟化層的寬度和它離熔合線的距離，不僅與焊接的加熱條件及特點(diǎn)
有關(guān)，還與預(yù)熱、焊后熱處理等有關(guān)。哈爾濱鍋爐廠曾做過(guò)試驗(yàn)得出1Cr9Mo1VNbN
焊接熱影響區(qū)硬度曲線，。
1Cr9Mo1VNbN焊接熱影響區(qū)硬度曲線
①730℃回火；②750℃回火
可以看出，1Cr9Mo1VNbN鋼焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生的軟化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，而
且接頭的回火溫度越高，軟化程度越嚴(yán)重，接頭強(qiáng)度利用系數(shù)大大下降。
3.4 應(yīng)力腐蝕裂紋
1Cr9Mo1VNbN鋼在焊后熱處理之前，冷卻溫度一般不低于100℃，如果在室溫
下冷卻，而環(huán)境又比較潮濕時(shí)，容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。德國(guó)規(guī)定：在焊后熱處
理之前必須冷卻至150℃以下。在工件較厚、有角焊縫存在及幾何尺寸不好的情況
下，冷卻溫度不低于100℃。如果在室溫下冷卻，嚴(yán)禁潮濕，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力腐
蝕裂紋。
4 1Cr9Mo1VNbN鋼的焊接工藝
4.1 預(yù)熱溫度的選擇
1Cr9Mo1VNbN鋼的Ms點(diǎn)約為400℃，預(yù)熱溫度一般選在200～250℃。預(yù)熱溫度
不能太高，否則接頭冷卻速度降低，可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和
形成鐵素體組織，從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時(shí)的沖擊韌性。預(yù)熱溫度
的下限從哈爾濱鍋爐廠所做過(guò)的插銷試驗(yàn)可得到很好的說(shuō)明。 |
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