Abstract: L'influenza di diversi prucessi di trattamentu termale nantu à u rendiment di u materiale ZG06Cr13Ni4Mo hè stata studiata. A prova mostra chì dopu à u trattamentu termale à 1 010 ℃ normalizazione + 605 ℃ tempera primaria + 580 ℃ tempera secundaria, u materiale righjunghji u megliu indice di rendiment. A so struttura hè martensite bassu di carbonu + austenite di trasfurmazioni inversa, cù alta forza, tenacità à bassa temperatura è durezza adattata. Soddisfa i requisiti di prestazione di u produttu in l'applicazione di a produzzione di trattamentu termicu di colata di grande lama.
Keywords: ZG06Cr13NI4Mo; acciaio inox martensiticu; lama
I grandi pale sò parti chjave in turbine idroelettriche. I cundizioni di serviziu di e parti sò relativamente duru, è sò sottumessi à l'impattu di u flussu di l'acqua à alta pressione, l'usura è l'erosione per un bellu pezzu. U materiale hè sceltu da l'acciaio inox martensiticu ZG06Cr13Ni4Mo cù una bona proprietà meccanica cumpleta è resistenza à a corrosione. Cù u sviluppu di l'energia idroelettrica è i castings cunnessi versu a grande scala, i requisiti più elevati sò presentati per a prestazione di materiali in acciaio inox cum'è ZG06Cr13Ni4Mo. Per questu scopu, cumminatu cù a prova di pruduzzione di ZG06C r13N i4M o grande lame di una impresa di l'equipaggiu idroelettricu domesticu, attraversu u cuntrollu internu di a cumpusizioni chimica di u materiale, a prova di paragone di u prucessu di trattamentu termicu è l'analisi di i risultati di a prova, a normalizazione unica ottimizzata + doppia temperatura di tempera. prucessu di trattamentu di ZG06C r13N i4M o materiale d'acciaio inossidabile hè statu determinatu à pruduce castings chì risponde à i requisiti di altu rendiment.
1 U cuntrollu internu di a cumpusizioni chimica
ZG06C r13N i4M o materiale hè azzaru inossidabile martensitic high-resistenza, chì hè nicissarii à avè altu pruprietà miccanicu è bona toughness impattu bassu-temperatur. Per migliurà u funziunamentu di u materiale, a cumpusizioni chimica hè stata cuntrullata internamente, esigendu w (C) ≤ 0.04%, w (P) ≤ 0.025%, w (S) ≤ 0.08%, è u cuntenutu di gasu era cuntrullatu. Tabella 1 mostra a gamma di cumpusizioni chimica di u cuntrollu internu di u materiale è i risultati di l'analisi di a cumpusizioni chimica di a mostra, è a Tabella 2 mostra i bisogni di cuntrollu internu di u cuntenutu di gasu materiale è i risultati di l'analisi di u cuntenutu di gas di mostra.
Table 1 Composizione chimica (frazione di massa, %)
| elementu | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| esigenza standard | ≤0,06 | ≤ 1,0 | ≤0,80 | ≤ 0,035 | ≤ 0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Ingredienti Control Internu | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤ 0,025 | ≤ 0,008 | 4,0-5,0 | 12.0-13.0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤ 0,040 |
| Analizà i risultati | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Tabella 2 Cuntenutu di gas (ppm)
| gasu | H | O | N |
| Requisiti di cuntrollu internu | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Analizà i risultati | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
U materiale ZG06C r13N i4M o hè statu smelted in un fornu elettricu 30 t, raffinatu in un furnace 25T LF per l'alliage, aghjustendu a cumpusizioni è a temperatura, è decarburizatu è degassed in un furnace 25T VOD, ottenendu cusì azzaru fusu cù carbonu ultra-bassu, cumpusizioni uniformi, alta purezza, è bassu cuntenutu di gas dannusu. Infine, u filu d'aluminiu hè stata utilizata per a desoxidazione finali per riduce u cuntenutu di l'ossigenu in l'azzaru fusu è raffinà ancu i grani.
2 Test di prucessu di trattamentu termicu
2.1 Pianu di prova
U corpu di casting hè stata utilizata cum'è u corpu di prova, a dimensione di u bloccu di prova era 70mm × 70mm × 230mm, è u trattamentu termale preliminariu era un annealing ammorbidente. Dopu avè cunsultatu a literatura, i paràmetri di u prucessu di trattamentu termale selezziunati sò stati: a temperatura di normalizazione 1 010 ℃, a temperatura di tempera primaria 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, a temperatura di tempera secundaria 580 ℃, è diversi prucessi di tempering sò stati utilizati per teste comparative. U pianu di prova hè mostratu in a Tabella 3.
Table 3 Pianu di prova di trattamentu termicu
| Pianu di prova | Prucessu di prova di trattamentu termale | Prughjetti pilotu |
| A1 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering | Pruprietà di trazione Tenacità di u impattu Durezza HB Proprietà di curvatura Microstruttura |
| A2 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering + 580 ℃ Tempering | |
| B1 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering | |
| B2 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering + 580 ℃ Tempering | |
| C1 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering | |
| C2 | 1 010 ℃ Normalizing + 620 ℃ Tempering + 580 ℃ Tempering |
2.2 Analisi di i risultati di a prova
2.2.1 Analisi di a cumpusizioni chimica
Da i risultati di l'analisi di a cumpusizioni chimica è u cuntenutu di gasu in a Tabella 1 è a Tabella 2, l'elementi principali è u cuntenutu di gas sò in linea cù a gamma di cuntrollu di cumpusizioni ottimisata.
2.2.2 Analisi di i risultati di a prova di rendiment
Dopu à u trattamentu termicu secondu diversi schemi di teste, e teste di paragone di e proprietà meccaniche sò state realizate in cunfurmità cù i standard GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 è GB/T231.1-2009. I risultati sperimentali sò mostrati in a Tabella 4 è a Tabella 5.
Table 4 Analisi di e proprietà meccaniche di diversi schemi di prucessu di trattamentu termicu
| Pianu di prova | Rp0.2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J (0 ℃) | Valore di durezza 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 |
Tabella 5 Test di curvatura
| Pianu di prova | Test di curvatura (d = 25, a = 90 °) | valutazione |
| B1 | Crack 5,2 × 1,2 mm | fallimentu |
| B2 | Nisuna crepa | qualificatu |
Da u paragone è l'analisi di e proprietà meccaniche: (1) Normalizing + tempering heat treatment, u materiale pò ottene megliu proprietà meccaniche, chì indicanu chì u materiale hà una bona hardenability. (2) Dopu a normalizazione di u trattamentu termale, a forza di rendiment è a plasticità (allungamentu) di a doppia tempera sò migliurate in paragunà cù a sola tempering. (3) Da l'ispezione è l'analisi di e prestazioni di curvatura, a prestazione di curvatura di u prucessu di prova di normalizazione B1 + unicu temperatu ùn hè micca qualificata, è a prestazione di prova di curvatura di u prucessu di prova B2 dopu a doppia tempera hè qualificata. (4) Da a comparazione di i risultati di a prova di 6 diverse temperature di tempera, u schema di prucessu B2 di 1 010 ℃ normalizazione + 605 ℃ di tempera unica + 580 ℃ di tempera secundaria hà e migliori proprietà meccaniche, cù una forza di rendiment di 687 MPa, un allungamentu. di 23%, una durezza d'impattu di più di 160J à 0 ℃, una durezza moderata di 268HB, è una prestazione di curvatura qualificata, tutti rispondenu à i requisiti di prestazione di u materiale.
2.2.3 Analisi di struttura metallografica
A struttura metalografica di i prucessi di teste di materiale B1 è B2 hè stata analizata secondu u standard GB / T13298-1991. A figura 1 mostra a struttura metalografica di normalizazione + 605 ℃ prima tempera, è a figura 2 mostra a struttura metallografica di normalizazione + prima tempera + seconda tempera. Da l'ispezione è l'analisi metallografica, a struttura principale di ZG06C r13N i4M o dopu u trattamentu termale hè martensite lath low-carbon + austenite inversa. Da l'analisi di a struttura metalografica, i fasci di martensite di u materiale dopu à u primu tempering sò più grossi è più longu. Dopu à u sicondu tempering, a struttura di a matrice cambia pocu, a struttura di martensite hè ancu pocu raffinata, è a struttura hè più uniforme; in quantu à u funziunamentu, a forza di rendiment è a plasticità sò migliurate à un certu puntu.
Figura 1 ZG06Cr13Ni4Mo nurmalizing + una microstruttura tempering
Figura 2 ZG06Cr13Ni4Mo normalizazione + struttura metallografica di tempera duie volte
2.2.4 Analisi di i risultati di a prova
1) A prova cunfirmata chì u materiale ZG06C r13N i4M o hà una bona hardenability. Per mezu di u trattamentu termale di normalizazione + tempera, u materiale pò ottene boni proprietà meccaniche; a forza di rendiment è e proprietà plastiche (allungamentu) di dui temperings dopu a normalizazione di u trattamentu termale sò assai più altu ch'è quelli di un tempering.
2) L'analisi di prova prova chì a struttura di ZG06C r13N i4M o dopu a normalizazione hè martensite, è a struttura dopu à tempering hè martensite temperatu bassu-carboniu + austenite invertitu. L'austenite inversa in a struttura temperata hà una alta stabilità termica è hà un effettu significativu nantu à e proprietà meccaniche, proprietà d'impattu è proprietà di prucessu di colata è saldatura di u materiale. Per quessa, u materiale hà una forza alta, una alta tenacità plastica, una durezza adatta, una bona resistenza à i crack è una bona proprietà di casting è saldatura dopu u trattamentu termale.
3) Analizà i mutivi di a migliione di u funziunamentu di tempering secundariu di ZG06C r13N i4M o. Dopu a nurmalizazione, u riscaldamentu è a preservazione di u calore, ZG06C r13N i4M o forma austenite fine-grained dopu l'austenitization, è poi si trasforma in martensite low-carbon after rapid cooling. In u primu temperatu, u carbone supersaturatu in a martensite precipita in forma di carburi, riducendu cusì a forza di u materiale è migliurà a plasticità è a tenacità di u materiale. A causa di l'alta temperatura di u primu temperatu, u primu temperatu pruduce l'austénite inversa finissima in più di a martensite temperata. Queste austenite inverse sò parzialmente trasfurmate in martensite durante u rinfrescante di tempera, chì furnisce e cundizioni per a nucleazione è a crescita di l'austenite inversa stabile generata di novu durante u prucessu di temperatu secundariu. U scopu di u temperamentu secundariu hè di ottene abbastanza austenite inversa stabile. Questi austeniti inversi ponu esse sottumessi a trasfurmazioni di fasi durante a deformazione plastica, migliurà cusì a forza è a plasticità di u materiale. A causa di e cundizioni limitati, hè impussibile di osservà è analizà l'austenite inversa, cusì stu esperimentu deve piglià e proprietà meccaniche è a microstruttura cum'è l'ughjetti principali di ricerca per l'analisi comparativa.
3 Applicazione di pruduzzione
ZG06C r13N i4M o hè un materiale d'acciaio inossidabile di alta resistenza cù un rendimentu eccellente. Quandu a produzzione attuale di lame hè realizata, a cumpusizioni chimica è i requisiti di cuntrollu internu determinati da l'esperimentu, è u prucessu di trattamentu termale di normalizazione secundaria + tempering sò usati per a produzzione. U prucessu di trattamentu di u calore hè indicatu in a Figura 3. Attualmente, a produzzione di 10 grandi pale idroelettriche hè stata cumpletata, è a prestazione hà tutte e esigenze di l'utilizatori. Hanu passatu a re-ispezione di l'utilizatori è anu ricevutu una bona valutazione.
Per e caratteristiche di lame curve cumplessi, grandi dimensioni di contorni, capi d'arbureti grossi, è facilità di deformazione è cracking, alcune misure di prucessu devenu esse pigliate in u prucessu di trattamentu termale:
1) A testa di l'arbulu hè in giù è a lama hè in sopra. U schema di carica di furnace hè aduttatu per facilità a deformazione minima, cum'è mostra in Figura 4;
2) Assicuratevi chì ci hè un spaziu abbastanza grande trà i castings è trà i castings è a piastra di fondu di ferru di pad per assicurà u rinfrescante, è assicuratevi chì a testa di l'arburu grossa risponde à i requisiti di rilevazione ultrasonica;
3) A tappa di riscaldamentu di a pezza hè segmentata parechje volte per minimizzà u stress organizativu di u casting durante u prucessu di riscaldamentu per prevene u cracking.
L'implementazione di e misure di trattamentu termale sopra assicura a qualità di trattamentu termale di a pala.
Figura 3 ZG06Cr13Ni4Mo prucessu di trattamentu termale di lama
Figura 4 Schema di carica di furnace di prucessu di trattamentu termicu di Blade
4 Cunclusioni
1) Basatu nantu à u cuntrollu internu di a cumpusizioni chimica di u materiale, attraversu a prova di u prucessu di trattamentu termale, hè determinatu chì u prucessu di trattamentu termicu di ZG06C r13N i4M o materiale d'acciaio inossidabile d'alta resistenza hè un prucessu di trattamentu termicu di 1 010 ℃ normalizazione + 605 ℃ tempera primaria + 580 ℃ tempera secundaria, chì ponu assicurà chì e proprietà meccaniche, proprietà d'impattu à bassa temperatura è proprietà di curvatura à friddu di u materiale di colata rispondenu à i requisiti standard.
2) ZG06C r13N i4M o materiale hà una bona hardenability. A struttura dopu a normalizazione + duie volte u trattamentu termale di tempera hè una martensite di lattice à bassu carbonu + austenite inversa cù una bona prestazione, chì hà una forza alta, una durezza plastica alta, una durezza adatta, una bona resistenza di crack è una bona prestazione di casting è di saldatura.
3) U schema di trattamentu termale di nurmalizazione + duie volte di tempera determinata da l'esperimentu hè appiicata à u prucessu di trattamentu termicu di produzzione di grande lame, è e proprietà di u materiale rispondenu tutte e esigenze standard di l'utilizatori.
Tempu di post: 28-jun-2024
