25Cr2Ni4MoV钢大型锻件的组织与力学性能.docVIP

25Cr2Ni4MoV钢大型锻件的组织与力学性能 机械高端材料25Cr2Ni4MoV钢大型锻件中心易出现混晶和粗晶组织，致使其力学性能波动较大。本文研究了消除25Cr2Ni4MoV钢混晶及粗晶组织的工艺。结果表明，25Cr2Ni4MoV钢的晶界遗传性严重程度高于其组织遗传性，即使原始奥氏体晶粒度为0级，也可以通过预处理加正火处理将其细化至6级，而通过锻造加合适的热处理可将其细化至9级，因而大大提高材料的强韧性。研究同时指出，要彻底消除25Cr2Ni4MoV钢的混晶组织及粗晶组织，关键在于控制好生产中的3个环节。 25Cr2Ni4MoV钢由于其良好的强韧性而被广泛应用于国防及机械等。但是，同其它Cr-Ni-Mo-V钢一样，25Cr2Ni4MoV钢在实际生产中由于其强烈的晶粒遗传性和晶界遗传性，经常出现混晶组织和粗晶组织，严重影响了材料的力学性能稳定性。25Cr2Ni4MoV钢力学性能不稳定主要表现为其冲击性能波动较大，导致构件的疲劳寿命不稳定。 本文针对石油机械领域25Cr2Ni4MoV钢大型锻件中心易出现混晶组织及粗晶组织的问题，研究了多种热处理及锻造加后续热处理对25Cr2Ni4MoV钢显微组织及力学性能的影响。1、试验材料与方法 1.1、试验材料 试验材料为25Cr2Ni4MoV钢，取自某大型锻件，其主要化学成分见表1。试验钢的生产工艺为真空冶炼→铸锭→锻造→正火→扩氢退火→调质。试验钢的临界点温度为:Ac1=695℃，Ac3=810℃。 表1?25Cr2Ni4MoV钢的化学成分(质量分数，%) 1.2、试验方法 为了模拟获得大型锻件心部的粗晶组织，将部分试样进行1250℃×1h的粗化处理，出炉后水冷至室温，使其主要为马氏体组织。取部分粗化后的试样重新加热至不同温度后在液压机上进行锻造工艺试验，研究热变形对晶粒度的影响。对上述粗化处理及粗化处理+锻造的试样进行热处理试验，研究热处理工艺对显微组织与力学性能的影响。不同的热处理工艺如表2所示。试样进行不同处理后，进行拉伸与冲击试验。拉伸试验在E64-305型电液伺服万能试验机上进行，试棒中心尺寸为12.5mm，标距为75mm。冲击试验在型号为ZBC4000的金属摆锤冲击试验机上进行，试样尺寸为10mm×10mm×55mm，V型缺口深度为2mm；冲击试验包括室温冲击试验(20℃)与低温冲击试验(-40℃)。力学性能试验条件均依据ASTMA370-2009标准执行。 表2?25Cr2Ni4MoV钢的热处理工艺 3、结论 1)25Cr2Ni4MoV钢具有很强的组织遗传性及晶界遗传性。25Cr2Ni4MoV钢的组织遗传性通过热处理的方法可以在很大程度上消除，但是其晶界遗传性很难通过热处理的方法完全消除。粗晶及混晶组织强烈降低25Cr2Ni4MoV钢的塑性和冲击性能。 2)合适的锻造工艺能够完全细化25Cr2Ni4MoV钢的晶粒，通过配以合适的后续热处理工艺，25Cr2Ni4MoV钢的晶粒可实现超细化。 3)防止25Cr2Ni4MoV钢出现混晶及粗晶组织需要同时控制好3个重要环节:第一，始锻温度及终锻温度均不能太高；第二，锻造后应在正常正火前先进行高温回火处理；第三，调质处理前应进行回火或者退火处理。