Super304H钢模拟焊接热影响区组织性能研究-马成勇

- 1 - Super304H 钢模拟焊接热影响区组织性能研究 马成勇，彭云，田志凌 钢铁研究总院结构 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 研究所 北京 100081 摘 要：Super304H钢是一种新型 18-8奥氏体不锈钢,主要用于制造超超临界锅炉的过热器和再热器。 该钢在国外己有 10余年的使用历史，但国内将其应用于超(超)临界机组锅炉的过热器、再热器尚属起步， 因此，研究该钢的焊接性具有十分重要的意义。本文采用焊接热模拟的方法对 Super304H钢模拟焊接热影 响区粗晶区的组织性能进行了系统研究，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：Super304H 钢在研究的冷却速度范围内，不同的峰值 温度下，组织均由单相的奥氏体及晶界和晶内析出的碳、氮化物组成。随着峰值温度的升高，奥氏体晶粒 尺寸变化不明显。在研究的冷却速度范围内，不同的峰值温度下，Super304H 钢模拟焊接热影响区都能获 得良好的韧性。在研究的冷却速度范围内，Super304H 钢的硬度都保持在合理水平，有助于获得良好的塑 韧性。 关键词：Super304H钢；焊接热影响区；组织；性能 1.引言 Super304H钢是日本住友公司和三菱重工在 SA-213TP304H的基础上开发出的一种新型的、经济型的 18-8奥氏体耐热钢。由于在 TP304H钢的成分基础上增加了 C含量，降低了 Si、Mn、Ni、Cr含量，同时 添加了 3%Cu、0.5%Nb 和一定量的 N，获得了很高的持久强度，600-650℃许用应力比 TP347H高 30%。 而且由于晶粒细化，Super304H 钢抗氧化性能优异，组织与性能都很稳定，是制造超超临界机组锅炉再热 器和过热器的一种理想材料。然而,作为焊接结构用钢，Super304H钢的焊接性至关重要，直接关系到新钢 种能否成功推广应用。本文 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 采用焊接热模拟的方法对 Super304H钢模拟焊接热影响区粗晶区的组织性 能进行系统研究，以期为 Super304H奥氏体体耐热钢的早日国产化，并顺利应用提供理论及实验依据。 2.试验材料及方法 试验用 Super304H钢采用真空感应炉冶炼，并浇铸成约 25 kg的钢锭，其主要化学成分如表 3所示。 将铸锭加热到 1160℃并保温 1 h，然后锻成 14 mm×200mm×550mm的试板，然后空冷，加工试样前再执行 1150℃×25min+空冷的热处理制度。 表 3 试验用钢的化学成分 (mass%) C Si Mn P S Cr Ni Nb Cu N 0.098 0.28 0.82 ＜0.005 0.008 18.55 9.48 0.46 2.84 0.12 采用 Gleeble 1500 热模拟试验机研究 Super304H 钢在不同的焊接线能量即不同的焊后冷却速度条件下 （5℃/s，20℃/s和 50℃/s），峰值温度分别为 700℃、900℃、1100℃、1300℃时对应的模拟焊接热影响区 的组织及性能。 作者简介：马成勇，钢铁研究总院结构材料研究所，010-62182946，13693316429 ，machyong@163.com - 2 - 3.试验结果及分析 3. 1 模拟不同焊接条件下的焊接热影响区组织 (a) 700℃ (b) 900℃ (c) 1100℃ (d) 1300℃ 图 1 Super304H钢冷却速度为 5℃/s时的焊接热影响区组织 (a) 700℃ - 3 - (b) 900℃ (c) 1100℃ (d) 1300℃ 图 2 Super304H钢冷却速度为 20℃/s时的焊接热影响区组织 (a) 700℃ (b) 900℃ (c) 1100℃ - 4 - (d) 1300℃ 图 3 Super304H钢冷却速度为 50℃/s时的焊接热影响区组织 图 1～3是 Super304H钢在冷却速度分别为 5℃/s、20℃/s和 50℃/s时，不同的峰值温度，即峰值温度 分别为 700℃、900℃、1100℃、1300℃时，所对应的焊接热影响区的光学组织照片。可以看出， Super304H 钢在研究的冷却速度范围内，所有的峰值温度下，组织均由单相的奥氏体组成，在晶界和晶内存在数量不 少的碳、氮化物析出物。而且可以看出，随着峰值温度的升高，奥氏体晶粒尺寸变化不明显，这可能和碳、 氮化物沉淀析出物的钉扎阻碍作用有关。 3.2 模拟不同焊接条件下的焊接热影响区的性能 表 1为 Super304H钢模拟焊接热影响区的冲击韧性测试结果，可以看出，不同的峰值温度和冷却速度 条件下，Super304H钢模拟焊接热影响区都将获得较高的冲击韧性值。 表 1 Super304H钢模拟焊接热影响区的冲击韧性 冷却速度 700℃ 900℃ 1100℃ 1300℃ 5℃/s 150,174,156 160 146,153,159 153 181,177,173 177 163,183,201 182 20℃/s 165,168,160 164 191,197,188 192 165,151,157 158 141,158,151 150 50℃/s 204,178,166 182 172,181,162 172 170,161,166 166 157,157,158 157 表 2为 Super304H钢模拟焊接热影响区的显微硬度测试结果，可以看出，不同的冷却速度和峰值温度 下，Super304H钢模拟焊接热影响区的硬度均处于较低的水平，有助于获得良好的塑韧性。 表 2 Super304H钢模拟焊接热影响区的硬度 冷却速度 700℃ 900℃ 1100℃ 1300℃ 5℃/s 201 168 170 172 20℃/s 163 171 188 169 50℃/s 179 185 176 178 4.结论 - 5 - （1）Super304H钢在研究的冷却速度范围内，不同的峰值温度下，组织均由单相的奥氏体及晶界和晶 内析出的碳、氮化物组成。 （2）随着峰值温度的升高，奥氏体晶粒尺寸变化不明显。 （3）在研究的冷却速度范围内，不同的峰值温度下，Super304H钢模拟焊接热影响区都能获得良好的 韧性。 （4）在研究的冷却速度范围内，Super304H钢的硬度都保持在合理水平，有助于获得良好的塑韧性。 参考文献 [1] 杨富. 超临界、超超临界锅炉用钢. 电力设备. 2004.10 [2] 赵庆权. 国产化 Super304H钢管组织性能及持久强度研究. 兰州理工大学硕士学位论文. 2008. [3] 杨岩,程世长,杨钢. 铜含量对 Super304H钢持久性能的影响. 机械工程材料 2002（10） [4] 朱平,赵建仓,柴晓岩等. SUPER304H奥氏体耐热钢焊接材料匹配与接头性能研究 . 电力设备. 2007（4）