Abstract: Den Afloss vu verschiddene Wärmebehandlungsprozesser op d'Leeschtung vum ZG06Cr13Ni4Mo Material gouf studéiert. Den Test weist datt no der Wärmebehandlung bei 1 010 ℃ Normaliséierung + 605 ℃ Primärtempering + 580 ℃ Secondaire Tempering, d'Material de beschte Leeschtungsindex erreecht. Seng Struktur ass niddereg-Kuelestoff martensite + ëmgedréint Transformatioun austenite, mat héich Kraaft, niddereg-Temperatur Zähegkeet a passende hardness. Et entsprécht de Produktleistungsfuerderunge bei der Uwendung vun der grousser Blade Guss Hëtztbehandlungsproduktioun.
Schlësselwieder: ZG06Cr13NI4Mo; martensitic STAINLESS Stol; viischt
Grouss Blades si Schlësseldeeler an Waasserkraaftturbinen. D'Servicebedingunge vun den Deeler si relativ haart, a si gi laang ënner Héichdrockwasserfluss Impakt, Verschleiung an Erosioun ausgesat. D'Material gëtt aus ZG06Cr13Ni4Mo martensitic Edelstahl mat gudden ëmfaassend mechanesch Eegeschaften an corrosion Resistenz ausgewielt. Mat der Entwécklung vun der Waasserkraaft a verwandte Goss op grouss Skala, gi méi héich Ufuerderunge fir d'Performance vun Edelstahlmaterialien wéi ZG06Cr13Ni4Mo virgestallt. Fir dëst Enn, kombinéiert mat der Produktioun Prozess vun ZG06C r13N i4M o grouss Blades vun engem Gewalt hydropower Equipement Betrib, duerch intern Kontroll vun der Material chemescher Zesummesetzung, Hëtzt Behandlung Prozess Verglach Test an Test Resultat Analyse, déi optimiséiert Single normalizing + duebel tempering Hëtzt Behandlung Prozess vun ZG06C r13N i4M o STAINLESS Stol Material war bestëmmt castings ze produzéieren datt héich performant Ufuerderunge treffen.
1 Intern Kontroll vun der chemescher Zesummesetzung
ZG06C r13N i4M o Material ass héichstäerkt martensitesch Edelstol, dat erfuerderlech ass fir héich mechanesch Eegeschaften a gutt niddreg Temperaturen Impakt Zähegkeet ze hunn. Fir d'Performance vum Material ze verbesseren, gouf d'chemesch Zesummesetzung intern kontrolléiert, erfuerdert w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08%, an de Gasgehalt gouf kontrolléiert. Table 1 weist d'chemesch Zesummesetzung Gamme vun der Material intern Kontroll an d'Analyse Resultater vun der chemescher Zesummesetzung vun der Prouf, an Table 2 weist d'intern Kontroll Ufuerderunge vum Material Gas Inhalt an d'Analyse Resultater vun der Prouf Gas Inhalt.
Table 1 Chemesch Zesummesetzung (Massfraktioun,%)
| element | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| Standard Ufuerderung | ≤0,06 | ≤1.0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11.5-13.5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Ingredienten Intern Kontroll | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12.0-13.00 Uhr | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Analyséiert d'Resultater | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4,61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Table 2 Gas Inhalt (ppm)
| gass | H | O | N |
| Intern Kontroll Ufuerderunge | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Analyséiert d'Resultater | 1.69 | 68,6 | 119,3 |
D'ZG06C r13N i4M o Material gouf an engem 30 t elektreschen Uewen geschmoltenem, an engem 25T LF Uewen raffinéiert fir d'Legierung, d'Zesummesetzung an d'Temperatur unzepassen an an engem 25T VOD Ofen decarburized an degased, doduerch geschmollte Stol mat ultra-niddereg Kuelestoff kritt, eenheetlech Zesummesetzung, héich Rengheet, an niddereg schiedlech Gas Inhalt. Schlussendlech gouf Aluminiumdraht fir d'endgülteg Deoxidatioun benotzt fir de Sauerstoffgehalt am geschmollte Stol ze reduzéieren an d'Käre weider ze raffinéieren.
2 Hëtzt Behandlung Prozess Test
2.1 Test Plang
De Goss Kierper war als Test Kierper benotzt, der Test Block Gréisst war 70mm × 70mm × 230mm, an der virleefeg Hëtzt Behandlung war softening annealing. No der Consultatioun vun der Literatur waren d'Wärmebehandlungsprozessparameter ausgewielt: Normaliséierungstemperatur 1 010 ℃, primär Temperéierungstemperaturen 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, Secondaire Temperéierungstemperatur 580 ℃, a verschidde Temperéierungsprozesser goufen fir komparativ Tester benotzt. Den Testplang gëtt an der Tabell 3 gewisen.
Dësch 3 Hëtzt Behandlung Test plangen
| Proufplang | Hëtzt Behandlung Test Prozess | Pilot Projeten |
| A1 | 1 010 ℃ Normaliséieren + 620 ℃ Temperaturen | Tensile Properties Impakt Zähegkeet Hardness HB Béie Eegeschafte Mikrostruktur |
| A2 | 1 010 ℃ Normaliséierung + 620 ℃ Temperatur + 580 ℃ Temperatur | |
| B1 | 1 010 ℃ Normaliséieren + 620 ℃ Temperaturen | |
| B2 | 1 010 ℃ Normaliséierung + 620 ℃ Temperatur + 580 ℃ Temperatur | |
| C1 | 1 010 ℃ Normaliséieren + 620 ℃ Temperaturen | |
| C2 | 1 010 ℃ Normaliséierung + 620 ℃ Temperatur + 580 ℃ Temperatur |
2.2 Analyse vun Test Resultater
2.2.1 Chemesch Zesummesetzung Analyse
Vun den Analyseresultater vun der chemescher Zesummesetzung a Gasgehalt an der Tabell 1 an der Tabell 2 sinn d'Haaptelementer a Gasgehalt am Aklang mat der optimiséierter Zesummesetzungskontrollbereich.
2.2.2 Analyse vun Leeschtung Test Resultater
No der Hëtztbehandlung no verschiddenen Testschemaen, goufen d'mechanesch Eegeschafte Vergläichstester am Aklang mat GB/T228.1-2010, GB/T229-2007, an GB/T231.1-2009 Standards duerchgefouert. Déi experimentell Resultater ginn an Table 4 an Table 5 gewisen.
Dësch 4 Mechanesch Eegeschafte Analyse vun verschidden Hëtzt Behandlung Prozess Schemaen
| Proufplang | Rp0.2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃) | Hardness Wäert HBW |
| Standard | ≥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 |
Dësch 5 Béie Test
| Proufplang | Béitest (d=25，a=90°) | Bewäertung |
| B1 | Crack 5,2 × 1,2 mm | Echec |
| B2 | Keng Rëss | qualifizéiert |
Vum Verglach an Analyse vu mechanesche Properties: (1) Normaliséierung + Tempering Wärmebehandlung kann d'Material besser mechanesch Eegeschafte kréien, wat beweist datt d'Material eng gutt Härtbarkeet huet. (2) No der Normaliséierung vun der Wärmebehandlung gëtt d'Ausbezuelungsstäerkt an d'Plastizitéit (Verlängerung) vun der duebeler Tempering verbessert am Verglach mat der eenzeger Tempering. (3) Vun der Béie Leeschtung Inspektioun an Analyse, ass d'Biege Leeschtung vun der B1 normaliséieren + Single tempering Test Prozess onqualifizéiert, an d'Biege Test Leeschtung vun der B2 Test Prozess no duebel tempering ass qualifizéiert. (4) Aus dem Verglach vun den Testresultater vu 6 verschiddenen Temperéierungstemperaturen huet de B2 Prozessschema vun 1 010 ℃ Normaliséierung + 605 ℃ Single tempering + 580 ℃ Secondaire Tempering déi bescht mechanesch Eegeschaften, mat enger Ausbezuelkraaft vu 687MPa, eng Verlängerung vun 23%, eng Impakt Zähegkeet vu méi wéi 160J bei 0 ℃, eng moderéiert hardness vun 268HB, an eng qualifizéiert Béie Leeschtung, all treffen der Leeschtung Ufuerderunge vum Material.
2.2.3 Metallographic Struktur Analyse
D'metallographic Struktur vun Material B1 an B2 Test Prozesser war no GB / T13298-1991 Standard analyséiert. Figur 1 weist d'metallographic Struktur vun normalizing + 605 ℃ éischt tempering, an Figur 2 weist der metallographic Struktur vun normalizing + éischt tempering + zweet tempering. Vun der metallographic Inspektioun an Analyse, der Haaptrei Struktur vun ZG06C r13N i4M o no Hëtzt Behandlung ass niddereg-Kuelestoff lath martensite + ëmgedréint Austenite. Vun der metallographescher Strukturanalyse sinn d'Lathmartensitbündelen vum Material no der éischter Tempering méi déck a méi laang. No der zweeter Tempering ännert d'Matrixstruktur liicht, d'Martensitstruktur ass och liicht raffinéiert, an d'Struktur ass méi eenheetlech; wat d'Leeschtung ugeet, ginn d'Ausbezuelkraaft a Plastizitéit zu engem gewëssen Mooss verbessert.
Figur 1 ZG06Cr13Ni4Mo normalizing + eent tempering microstructure
Figur 2 ZG06Cr13Ni4Mo normaliséieren + zweemol temperéierend metallographesch Struktur
2.2.4 Analyse vun Test Resultater
1) Den Test bestätegt datt ZG06C r13N i4M o Material gutt Härtbarkeet huet. Duerch normaliséieren + tempering Wärmebehandlung kann d'Material gutt mechanesch Eegeschafte kréien; d'Ausbezuelekraaft a Plastikseigenschaften (Verlängerung) vun zwee Temperéierungen no der Normaliséierung vun der Hëtztbehandlung si vill méi héich wéi déi vun enger Tempering.
2) D'Testanalyse beweist datt d'Struktur vum ZG06C r13N i4M o no der Normaliséierung Martensit ass, an d'Struktur nom Tempering ass niddereg Kuelestoff Lath temperéiert Martensit + ëmgedréint Austenit. De ëmgedréint Austenit an der temperéierter Struktur huet eng héich thermesch Stabilitéit an huet e wesentlechen Effekt op d'mechanesch Eegeschaften, Impakteigenschaften a Goss- a Schweißprozesseigenschaften vum Material. Dofir, huet d'Material héich Kraaft, héich Plastik Zähegkeet, adäquate hardness, gutt Rëss Resistenz a gutt Goss a Schweess Eegeschafte no Hëtzt Behandlung.
3) Analyséiert d'Grënn fir d'Verbesserung vun der sekundärer Temperéierungsleeschtung vun ZG06C r13N i4M o. No der Normaliséierung, der Heizung an der Wärmekonservatioun, bildt ZG06C r13N i4M o no Austenitiséierung feinkornéiert Austenit, a verwandelt sech dann an Kuelestoffmartensit no enger schneller Ofkillung. Bei der éischter Tempering fällt de iwwersaturéierte Kuelestoff am Martensit a Form vu Karbiden aus, wouduerch d'Stäerkt vum Material reduzéiert gëtt an d'Plastizitéit an d'Zähegkeet vum Material verbessert ginn. Duerch déi héich Temperatur vun der éischter Tempering produzéiert déi éischt Tempering nieft dem temperéierten Martensit och extrem fein ëmgedréint Austenit. Dës ëmgedréint Austenite ginn deelweis a Martensit wärend der Temperéierungsofkillung ëmgewandelt, déi Konditioune fir d'Nukleatioun a Wuesstum vu stabile Réckaustenit ubidden, deen erëm wärend dem sekundären Temperéierungsprozess generéiert gëtt. Den Zweck vun der sekundärer Tempering ass genuch stabile Réckaustenit ze kréien. Dës ëmgedréint Austenite kënne Phasetransformatioun wärend der plastescher Verformung erliewen, an doduerch d'Kraaft an d'Plastizitéit vum Material verbesseren. Wéinst limitéierten Konditiounen ass et onméiglech fir de Réckaustenit ze beobachten an ze analyséieren, sou datt dëst Experiment d'mechanesch Eegeschaften an d'Mikrostruktur als Haaptfuerschungsobjekte fir d'vergläichend Analyse huelen.
3 Produktioun Applikatioun
ZG06C r13N i4M o ass en héichstäerkt Edelstol Gossmaterial mat exzellenter Leeschtung. Wann d'tatsächlech Produktioun vu Blades duerchgefouert gëtt, gi fir d'Produktioun d'chemesch Zesummesetzung an d'intern Kontrollfuerderunge festgeluecht, déi vum Experiment festgeluegt ginn, an den Wärmebehandlungsprozess vun der sekundärer Normaliséierung + Tempering. D'Wärmebehandlungsprozess gëtt an der Figur 3. Am Moment ass d'Produktioun vun 10 grousse Waasserkraaftblades ofgeschloss, an d'Performance huet all d'Ufuerderunge vum Benotzer erfëllt. Si hunn de Benotzer seng Neiinspektioun passéiert an hunn eng gutt Evaluatioun kritt.
Fir d'Charakteristiken vu komplexe kromme Blades, grouss Kontur Dimensiounen, décke Schaftkappen, an einfach Verformung a Rëss, mussen e puer Prozessmoossnamen am Wärmebehandlungsprozess geholl ginn:
1) De Schaftkop ass no ënnen an d'Blade ass no uewen. Den Schmelzlaaschtschema gëtt ugeholl fir d'Mindestverformung ze erliichteren, wéi an der Figur 4;
2) Vergewëssert Iech datt et e grousst genuch Spalt tëscht de Goss an tëscht de Goss an der Pad Eisenbunnplack ass fir d'Ofkillung ze garantéieren, a sécherzestellen datt den décke Schaftkop den Ultraschallerkennungsfuerderunge entsprécht;
3) D'Heizungsstadium vum Werkstéck gëtt e puer Mol segmentéiert fir den organisatoresche Stress vum Goss während dem Heizprozess ze minimiséieren fir Rëss ze vermeiden.
D'Ëmsetzung vun den uewe genannte Wärmebehandlungsmoossnamen garantéiert d'Wärmebehandlungsqualitéit vum Blade.
Figur 3 ZG06Cr13Ni4Mo Blade Hëtzt Behandlung Prozess
Figur 4 Blade Hëtzt Behandlung Prozess Schmelzhäre Luede Schema
4 Conclusiounen
1) Baséierend op der interner Kontroll vun der chemescher Zesummesetzung vum Material, duerch den Test vum Wärmebehandlungsprozess, gëtt festgestallt datt den Wärmebehandlungsprozess vun ZG06C r13N i4M o héichstäerkt Edelstahlmaterial en Wärmebehandlungsprozess vun 1 ass 010 ℃ normaliséieren + 605 ℃ primär tempering + 580 ℃ sekundär tempering, wat suerge kann datt d'mechanesch Eegeschaften, niddereg-Temperatur-Schlageigenschaften a kale Béieeigenschaften vum Gussmaterial de Standardfuerderunge entspriechen.
2) ZG06C r13N i4M o Material huet gutt härdenability. D'Struktur no normaliséieren + zweemol tempering Hëtzt Behandlung ass eng niddereg-Kuelestoff lath martensite + ëmgedréint Austenite mat gutt Leeschtung, déi héich Kraaft, héich Plastik Zähegkeet, passende hardness, gutt Rëss Resistenz a gutt Lous a Schweess Leeschtung huet.
3) D'Wärmebehandlungsschema vun der Normaliséierung + zweemol Tempering bestëmmt vum Experiment gëtt op d'Wärmebehandlungsprozessproduktioun vu grousse Blades applizéiert, an d'Materialeigenschaften entspriechen all de Standardfuerderunge vum Benotzer.
Post Zäit: Jun-28-2024
