1Cr9Mo1VNbN、03Х13Н8Д2ТМ、ЭП699 

概述:03Х13Н8Д2ТМ (ЭП699)、03Kh13N8D2TM(EP699)耐腐蝕馬氏體時(shí)效鋼。在開放式感應(yīng)爐中冶煉。用于制造在 20 至 -196 °C 溫度下工作的焊接結(jié)構(gòu)的承重元件。 1Cr9Mo1VNbN鋼中各合金元素分別起到固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能。 1Cr9Mo1VNbN碳是鋼中固溶強(qiáng)化作用最明顯的元素,隨含碳量的增加,鋼的短時(shí)強(qiáng)度上升,塑性、韌性下降

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03Х13Н8Д2ТМ (ЭП699)、03Kh13N8D2TM(EP699)
耐腐蝕馬氏體時(shí)效鋼。在開放式感應(yīng)爐中冶煉。
用于制造在 20 至 -196 °C 溫度下工作的焊接結(jié)構(gòu)的承重元件。
密度 — 7.8 ·10³ kg/m³。
導(dǎo)熱系數(shù) — 0.19 ·20 °C時(shí)為10² W/(m · K),
20°C時(shí)泊松比為0.250;-96 °C時(shí)為0.235。
剪切模量 - 7.8 ·1020 °C 時(shí)為 4 N/mm²。
彈性模量 — 19.5 ·10 20 °C時(shí)為4 N/mm²。
03Х13Н8Д2ТМ化學(xué)成分:
C:≤0,03 ; Cr:12,0-13,0 ;Cu:1,5-2,0 ;Mn:≤0,5;Mo:0,25-0,75 ;Ni:7,8-8,8 ;P:≤0,02 ;S:≤0,02; Si:≤0,5 ;Ti:0,7-1,0
鋼耐大氣條件,在工業(yè)大氣條件下(存在0.01%S02)、98%濕度和鹽霧條件下不易發(fā)生腐蝕開裂。

在高溫和低溫條件下都能令人滿意地變形。加壓熱處理的溫度范圍為1160-850°C。
將熱處理鋼冷卻至 -50、-196 和 -253 °C 會(huì)導(dǎo)致尺寸變化不大(從 +0.003 到 -0.004 mm)。
鋼被氮化到0.3毫米的深度,高壓的硬度為9000N/mm²。
推薦熱處理方式:1)在空氣中從880°C淬火(加工強(qiáng)度σ時(shí)≥900;σ0.2 ≥ 850 N/mm²);2)在880°C空氣中淬火+在600°C下老化,2小時(shí)(在1100≥進(jìn)行強(qiáng)度σ加工時(shí);σ0.2 ≥ 950 N/mm²)。
采用手動(dòng)和自動(dòng)氬弧焊焊接而成。由EP699和EP225鋼制成的線材可用作填充材料。
焊接接頭不易形成冷熱裂紋。

1Cr9Mo1VNbN鋼中各合金元素分別起到固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能。
1Cr9Mo1VNbN碳是鋼中固溶強(qiáng)化作用最明顯的元素,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。

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程中,將先后出現(xiàn)VN的固溶和析出過程: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。
編輯本段熱處理工藝
  1Cr9Mo1VNbN的最終熱處理為正火+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,最終熱處理后的組織為回火馬氏體。
  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1Cr9Mo1VNbN的焊接性較差。
  3 1Cr9Mo1VNbN焊接時(shí)存在的問題
  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)?

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)到最高的熔合區(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
 、730℃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的插銷試驗(yàn)可得到很好的說明。

[本信息來自于今日推薦網(wǎng)]
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