几种轧辊材料组织及耐磨性分析

运用JSM-5610LV扫描电镜对德国产X165CrMoV12钢、国产Cr12MoV钢、9Cr2Mo钢、GCr15钢在不同热处理工艺条件下的金相组织、冲击韧性及耐磨性进行了分析。试验结果表明,德国产X165CrMoV12钢和国产Cr12MoV钢的组织均为回火马氏体＋共晶碳化物,国产9Cr2Mo钢和GCr15钢的组织均为回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体。国产Cr12MoV钢和德国进口X165CrMoV12钢耐磨性基本相当,9Cr2Mo钢的耐磨性比GCr15钢高了72％。     

3NB-1000钻井泵双金属缸套的研制

磨粒磨损是造成钻井泵缸套失效的主要原因,其失效形式有表面凹坑、表层剥落和内表面高压塌陷。新研制的双金属缸套,其内衬采用高铬高碳铸铁,淬火、回火后,硬度达HRC61～68,耐磨性好,金相组织为马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。其外套为45号钢,经调质处理后,得到回火索氏体,获得了较好的综合机械性能。这种双金属缸套平均寿命达45Oh。     

用于超高压管汇材料15CrNiMo的综合性能研究

针对高压管汇应用中出现的非正常损坏状况,以15CrNiMo钢为研究对象,对其采用几种不同的热处理工艺处理后,对比分析其金相组织、硬度和耐磨性。研究结果表明:15CrNiMo钢采用渗碳+等温淬火+低温回火热处理后其工作面可获得下贝氏体+回火马氏体的混合组织,其强度及耐磨性得到显著提高,心部材料仍具有良好的塑性及韧性,从而可提高材料的综合力学性能,延长高压管汇的使用寿命;对15CrNiMo钢进行渗碳处理后其表层含碳质量分数由原来的0. 15%提高到0. 66%～0. 70%,且由表层到内层从高到低逐渐变化,这部分材料已由低碳钢转化为中碳钢,比较适合进行等温淬火,易于产生下贝氏体;对15CrNiMo钢采用渗碳+等温淬火处理后,虽然其在滑动磨损情况下的耐磨性不如回火马氏体钢,但在冲蚀磨损情况下,由于大量贝氏体的存在,且表面存在不同程度的压应力,可有效阻止裂纹的扩散,所以其耐磨性优于回火马氏体。研究结果可为使用高压管汇进行石油和页岩气开采的行业提供一定的理论参考。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

国产06Ni9钢药芯焊丝气体保护焊焊接接头组织与力学性能研究

为了推动06Ni9钢及其焊接技术的国产化,采用三种不同焊接热输入10 kJ/cm、 15 kJ/cm和20 k J/cm对国产06Ni9钢进行药芯焊丝气体保护焊,焊后采用光学显微镜对焊缝和粗晶区的组织进行观察,并测试焊接接头的拉伸、弯曲、硬度等常温力学性能以及-196℃低温下的冲击、落锤、CTOD等低温力学性能,对比分析焊接线能量对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:在三种不同焊接热输入下所焊接头焊缝区组织主要为奥氏体及其析出相,粗晶区组织主要为板条马氏体及残余奥氏体,焊接接头各项力学性能均满足标准要求,且相差不大。     

俄罗斯高强度管线钢焊接接头热影响区组织及性能研究

通过建立模拟焊接热循环的热力学和动力学(ТКД)模型,研究了X80,K70和X90三种强度级别管线钢焊接热影响区(HAZ)奥氏体相变,探讨了最高加热温度和冷却速度对焊接热影响区组织与性能的影响以及硬度与冷却速度的关系。研究结果表明:三种强度管线钢相比,X90钢中Ni,Cu和Mo含量较高,导致奥氏体相变温度降低,从而使组织硬度较高;当冷却速度超过35℃/s时,熔合线附近形成较高硬度的马氏体组织,焊接时X90钢中可能产生冷裂纹;建立焊接热循环的热力学和动力学模型法可用于预测大直径钢管焊接时热影响区不同部位组织的形成情况。     

新型含钨高硅铸造镍基合金的组织性能分析

Ni Mo型的HastelloyB合金用于氢氟酸介质中具有优良的耐蚀性能 ,但成本较高。为此 ,研制了耐氢氟酸介质腐蚀的新型含钨高硅铸造镍基合金。该合金的化学成分 (wt% )为C≤0 0 2 ;Si3 0～ 5 0 ;Mn≤ 0 5 ;P、S≤ 0 0 2 ;Cr10 0～ 2 0 0 ;Ni4 0 0～ 4 8 0 ;Mo12 0～ 16 0 ;W 3 0～ 8 0 ;Fe为余量。合金铸态组织为奥氏体基体加少量M6 C碳化物和σ金属间相 ;合金经 12 0 0℃水冷固溶处理后 ,可得到单相奥氏体组织。这种合金组织在 4 0℃、 2 0 %氢氟酸介质中具有与HastelloyB合金相当或稍好的耐蚀性能     

炼油装置Cr5Mo耐热钢焊接控制

1．Cr5Mo耐热钢焊接特性 中合金耐热钢具有较高的淬硬倾向。在W（Cr）为5％～10％的钢中，如W（C）高于10％，其在等温热处理状态下的组织均为马氏体。马氏体硬度一方面取决于母材的实际碳含量和合金成分，另一方面亦取决于焊接和焊后热处理的温度规范和冷却条件。焊接温度规范对Cr5Mo耐热钢的焊接成败起着关键作用，为防止冷裂纹和高硬度区的形成，预热200～300℃是必要的。将预热温度控制在Ms点以下，使一部分奥氏体在焊接过程中转变为马氏体，由于焊接层之间温度始终保持在230℃以上，因此不会形成裂纹。焊接结束后将工件冷却到100～125℃，使部分未转变的残余奥氏体转变为马氏体，接着立即将焊件做720～780℃温度范围内的回火处理。回火温度和保温时间对焊接接头的力学性能、特别是韧性具有较大影响。     

一起超温事故对PCrNi3MoVA钢组织及韧性的影响

采用硬度、冲击、断裂韧性和金相等方法,研究了一起超温(650℃)事故对PCr Ni3Mo VA钢韧性和显微组织的影响。结果表明,650℃的超温相当于一次高温回火热处理,使碳化物颗粒聚集长大,材料韧性发生了改变。     

延长高压活动弯头寿命的工艺研究

针对我国高压管汇的应用和非正常损坏情况,提出了延长高压管汇使用寿命的工艺措施。以20Cr Ni Mo材料为例,研究了在制造高压活动弯头过程中渗碳+等温淬火+回火的热处理工艺,给出了热处理工艺后工件重要部位的金相组织和硬度,并对热处理工艺特点进行了分析。分析结果表明:活动弯头采用渗碳+等温淬火+回火的热处理工艺,工作面获得下贝氏体+马氏体的混合组织,大幅提高了活动弯头工作面的耐磨性能和抗腐蚀性能;同时,心部材料仍具有良好的韧性,从而可延长活动弯头的使用寿命。所得结论可为相关研究人员和使用人员提供参考。     

物探冲击器活塞材料(T8A钢)的试验研究

对物探冲击器活塞材料 (T8A钢 )的热处理工艺和抗冲击疲劳性能的试验研究结果表明 ,最佳热处理工序和工艺为调质处理预热淬火 (76 0℃× 2min)回火 (2 0 0℃× 1 5h) ;在这种工艺下 ,淬硬层深度为 2 5～ 3 2mm ,组织为回火马氏体 +细粒状碳化物 ,心部组织为屈氏体 +细粒状碳化物 ,这种组织既保证了表层的高硬度 ,又具有良好的综合力学性能 ,抗疲劳性能试验中多次冲击下凹值最小 ,麻点出现数目最少 ,有较好的多次冲击疲劳抗力。研制活塞实物的现场试验累计工作寿命达 4 0 0h ,抗冲击疲劳寿命大大提高。     

碳钢-高铬铸铁离心铸造钻井泵缸套的研究

以ZG2 0 0— 4 0 0碳钢为外层套 ,高铬铸铁为内层套 ,采用双液离心铸造复合工艺 ,通过控制铸型转速、内外套浇注温度和时间间隔 ,以及在复合界面加入BN界面复合剂 ,研制出碳钢-高铬铸铁钻井泵缸套。试样分析表明 ,高铬铸铁内套基体组织为马氏体、残留奥氏体及共晶碳化物 ,热处理后硬度 60～ 63HRC ,冲击韧性 7～ 7 5J/cm2 ;碳钢与高铬铸铁复合界面相互嵌入 ,结合牢固 ,冲击试样断口具有大量韧窝 ,韧性良好。以双液离心铸造复合工艺取代热镶装工艺制造双金属缸套 ,工艺切实可行 ,可节约大量人力、物力 ,大幅度降低生产成本。     

石油钻机绞车刹车鼓中频感应淬火摩擦性能研究

刹车鼓是石油钻机绞车中的关键部件,要求具有高的耐磨性和良好的制动性能。利用显微硬度计、金相显微镜、万能摩擦磨损试验机等设备对刹车鼓中频感应淬火和常规淬火试样的硬度、显微组织、摩擦因数等进行了对比分析研究。结果表明:感应淬火试样的硬度总体呈下降梯度分布,在淬硬层范围内高于常规淬火试样的硬度;相比于常规淬火试样的显微组织,感应淬火试样的表层淬硬层中马氏体更为细小,残余奥氏体含量也相对较少;感应淬火试样的摩擦因数高于常规淬火和调质状态试样的摩擦因数,其摩擦性能优良。     

混砂车砂泵叶轮失效分析及改进方案

为了提高砂泵叶轮的使用寿命及砂泵效率,对失效砂泵叶轮的金相组织、化学成分进行分析,并对不同部位进行硬度测定,结果表明砂泵叶轮材料为中锰球铁。失效分析表明砂泵叶轮表面磨损属于冲蚀磨损和气蚀磨损,而冲蚀磨损占主导地位,除磨损对材料造成破坏外,本身缺陷也降低了叶轮的抗剥落能力。最终选用高铬铁作为叶轮材料。为了改善碳化物形态,提高基体硬度,选用淬火加热速度小于100℃/h,950～980℃保温1.5～2.0h出炉空冷。为了消除残余奥氏体及应力,采用450～500℃回火工艺,选用镶铸工艺铸造,使用寿命由0.5a提高到1a。     

新型Mn-Cu-Mo型合金白口铁开发

新研制的Mn－Cu－Mo型合金白口铁是在白口铸铁中加入适量的猛、铜和我钼而得到的新型材料，旨在通过多元合金化，在铸态下获得足够量的马氏体和适量的碳化物与残余奥民体，以达到抗磨性与冲击韧性的最佳配合，从而既避免铸件的热处理开裂，又可减少能源消耗。研究和设计了新材料的金相组织及化学成分。试验结果表明，Mn－Cu－Mo型合金白口铁的抗磨蚀性能及韧性与硬镍－1号相当，而优于中锰白口铁，成本却大为降低，因而具有广阔的应用前景。     

改善铸造高速钢模具韧性的研究

为提高铸造高速钢模具的韧性 ,采用RE Mg Ti复合变质剂对低碳铸造高速钢(6W6Mo5Cr4V)模具进行变质处理。研究结果表明 :(1 )变质处理可消除钢中网状共晶碳化物 ,细化基体组织 ,还可减轻W、Mo元素偏析 ;(2 )变质处理后 ,高速钢硬度、红硬性和强度变化不大 ,断裂韧度 (KⅠc)和疲劳裂纹扩展门槛值 (ΔKth)有所提高 ,冲击韧度 (αk)提高 1倍以上 ,耐磨性也明显提高 ;(3)各项性能指标达到了锻造高速钢水平 ,用RE Mg Ti变质处理低碳铸造高速钢 ,可以实现“以铸代锻”。     

20/IN625复合管焊缝扩散层组织及元素分析

为了研究双金属复合板焊接接头组织、元素扩散情况及其对力学性能的影响,采用两种焊接方案对20/IN625双金属复合管进行了焊接试验。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对焊缝扩散层显微组织及合金元素分布进行了分析,并且采用显微硬度计测定了扩散层附近的硬度分布。研究结果表明,基层焊缝组织主要为针状铁素体,不锈钢层和过渡层焊缝组织为奥氏体和少量铁素体。增加过渡层焊道可以减少不锈钢焊道Cr、Ni、Mo合金元素的稀释量,使扩散层界面变模糊,并降低扩散层处的硬度。两种焊接方案中焊缝扩散层处的硬度均高于其两侧焊缝硬度。     

焊后热处理对12Cr18Ni9与Q355D异种钢焊接接头硬度和耐蚀性的影响

针对奥氏体不锈钢12Cr18Ni9与低合金钢Q355D的焊接,采用E308L-16和E309L-16两种不同型号的焊条进行了焊接工艺试验,并对焊接接头进行了450℃、 650℃和850℃不同温度的焊后热处理。利用金相显微镜、维氏硬度计和晶间腐蚀试验对焊接接头组织和性能进行了分析。结果显示,焊缝微观组织主要由奥氏体和少量的铁素体组成;焊缝和12Cr18Ni9母材硬度随着热处理温度升高而不断下降,Q355D母材硬度随热处理温度的升高呈现先降后升的趋势;650℃热处理的焊缝晶间腐蚀最为严重,450℃和850℃热处理的焊缝晶间腐蚀相对较轻。研究表明,焊接材料及焊接工艺的选择较为合理,热处理温度对焊缝与母材的硬度和抗腐蚀性能有一定的影响,焊后热处理温度应该避免晶间腐蚀最严重的温度650℃。