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摘 要：超低碳马氏体不锈钢大型铸锻件最终回火热处理温度一般不超过600℃，因而其焊后回火热处理温度要低于600℃，一般为550~570℃，这样造成其焊接区的强度，比正常回火 热处理温度下的强度、硬度偏高。在限制条件下，为了尽量降低超低碳马氏体不锈钢铸件焊 接接头的焊后残余应力，改善焊接接头的综合性能，进行了焊后回火热处理试验，分析了延长回火保温时间，对超低碳马氏体不锈钢焊缝强度、硬度、冲击韧性和组织的影响。
关键词：超低碳马氏体不锈钢铸件；焊缝熔敷金属；焊后回火热处理；强度；硬度；冲击韧度
Abstract: the super low carbon martensite stainless steel forging the final heat treatment temperature less than 600℃, the postweld heat treatment temperature lower than 600 ℃, usually 550~570℃, this caused the weld strength, than normal tempering heat treatment intensity, hardness higher temperatures. Under the limiting conditions, in order to minimize the super low carbon martensite stainless steel welded joints of welding residual stress, improve the comprehensive properties of the welded joint, heat treatment after welding test was carried out, analysis of the extension of tempering time, influence of joint strength, hardness, impact toughness and microstructure of ultra low carbon martensite stainless steel welding.
Keywords: super low carbon martensite stainless steel; weld metal; postweld heat treatment; strength; hardness; impact toughness
2095-2104（2013）
1前 言 ：低碳马氏体不锈钢具有良好的淬透性、优良的室温和低温力学性能、腐蚀疲劳强度 和动静态断裂韧性，是国内外大型水轮机铸件（上冠、下环、叶片等）广泛应用的材料。作 为水轮机材料，除具有一定的耐腐蚀性能，耐磨性能以外，还需具有良好的抗空蚀性能和可 焊性，因此为了提高水轮机铸件的抗气蚀性能和焊接性，现在多设计采用00Cr13Ni5Mo 类型 的超低碳马氏体不锈钢材料。对于超低碳马氏体不锈钢的焊接，现在发展方向是采用同材质 焊接材料焊接00Cr13Ni5Mo 型马氏体不锈钢。水轮机大型、重要的不锈钢铸件上冠、下环、 叶片明确要求使用同材质焊接材料补焊。因此针对此种情况，研制开发了00Cr13Ni4Mo 型马 氏体不锈钢焊接用本体焊条 TY-Cr13Ni4L。 但超低碳马氏体不锈钢是可调质类型钢，经调质后其强韧性较好，而焊缝熔敷金属 组织为铸态板条马氏体, 由于回火条件的限制，其强度、硬度偏高，冲击韧性偏低。为消除 焊后残余应力，提高焊缝熔敷金属的韧性，希望焊后回火温度尽量高些。因此，为了找到兼 顾母材和焊缝性能的最佳焊后回火工艺参数，使焊接接头具有良好的综合性能，对超低碳马 氏体焊缝熔敷金属进行了不同回火参数下的回火热处理试验研究。
2试验材料和方法 试验材料 焊条 TYCr13Ni4L， 是专门研制用于 ZG00Cr13Ni4Mo 超低碳马氏体不锈钢铸件补焊
试验材料用本体焊条，铸件化学成分。本试验即采用自行研制的 TY- Cr13Ni4L 超低碳马氏体不 锈钢焊条，焊对接焊缝试板，焊接规范，取焊缝无稀释熔敷金属进行试验研究，对焊接 试板进行焊后热处理试验，焊缝熔敷金属化学成分。
试验方法 分析回火热处理保温时间的延长对熔敷金属硬度影响 ，根据转轮上冠、下环和叶片等大型铸件焊接技术要求，焊后回火热处理温度一 般比性能热处理回火温度低30~50℃，本实验确定研究回火热处理温度为570℃，分别制取5 个试块, 在该温度下进行了保温4h、8h、12h、16h、20h 的回火热处理试验，并对五个试块进 行了维氏硬度分析， 检测设备为 TuKon 2100B 全自动显微维氏硬度计， 热处理设备 DL07-1040 台车式热处理炉，回火曲线。
关键词：超低碳马氏体不锈钢铸件；焊缝熔敷金属；焊后回火热处理；强度；硬度；冲击韧度
Abstract: the super low carbon martensite stainless steel forging the final heat treatment temperature less than 600℃, the postweld heat treatment temperature lower than 600 ℃, usually 550~570℃, this caused the weld strength, than normal tempering heat treatment intensity, hardness higher temperatures. Under the limiting conditions, in order to minimize the super low carbon martensite stainless steel welded joints of welding residual stress, improve the comprehensive properties of the welded joint, heat treatment after welding test was carried out, analysis of the extension of tempering time, influence of joint strength, hardness, impact toughness and microstructure of ultra low carbon martensite stainless steel welding.
Keywords: super low carbon martensite stainless steel; weld metal; postweld heat treatment; strength; hardness; impact toughness
2095-2104（2013）
1前 言 ：低碳马氏体不锈钢具有良好的淬透性、优良的室温和低温力学性能、腐蚀疲劳强度 和动静态断裂韧性，是国内外大型水轮机铸件（上冠、下环、叶片等）广泛应用的材料。作 为水轮机材料，除具有一定的耐腐蚀性能，耐磨性能以外，还需具有良好的抗空蚀性能和可 焊性，因此为了提高水轮机铸件的抗气蚀性能和焊接性，现在多设计采用00Cr13Ni5Mo 类型 的超低碳马氏体不锈钢材料。对于超低碳马氏体不锈钢的焊接，现在发展方向是采用同材质 焊接材料焊接00Cr13Ni5Mo 型马氏体不锈钢。水轮机大型、重要的不锈钢铸件上冠、下环、 叶片明确要求使用同材质焊接材料补焊。因此针对此种情况，研制开发了00Cr13Ni4Mo 型马 氏体不锈钢焊接用本体焊条 TY-Cr13Ni4L。 但超低碳马氏体不锈钢是可调质类型钢，经调质后其强韧性较好，而焊缝熔敷金属 组织为铸态板条马氏体, 由于回火条件的限制，其强度、硬度偏高，冲击韧性偏低。为消除 焊后残余应力，提高焊缝熔敷金属的韧性，希望焊后回火温度尽量高些。因此，为了找到兼 顾母材和焊缝性能的最佳焊后回火工艺参数，使焊接接头具有良好的综合性能，对超低碳马 氏体焊缝熔敷金属进行了不同回火参数下的回火热处理试验研究。
2试验材料和方法 试验材料 焊条 TYCr13Ni4L， 是专门研制用于 ZG00Cr13Ni4Mo 超低碳马氏体不锈钢铸件补焊
试验材料用本体焊条，铸件化学成分。本试验即采用自行研制的 TY- Cr13Ni4L 超低碳马氏体不 锈钢焊条，焊对接焊缝试板，焊接规范，取焊缝无稀释熔敷金属进行试验研究，对焊接 试板进行焊后热处理试验，焊缝熔敷金属化学成分。
试验方法 分析回火热处理保温时间的延长对熔敷金属硬度影响 ，根据转轮上冠、下环和叶片等大型铸件焊接技术要求，焊后回火热处理温度一 般比性能热处理回火温度低30~50℃，本实验确定研究回火热处理温度为570℃，分别制取5 个试块, 在该温度下进行了保温4h、8h、12h、16h、20h 的回火热处理试验，并对五个试块进 行了维氏硬度分析， 检测设备为 TuKon 2100B 全自动显微维氏硬度计， 热处理设备 DL07-1040 台车式热处理炉，回火曲线。
2.2 延长回火热处理保温时间对熔敷金属强度、冲击韧度的影响
在完成试验后，根据试验结果，取两块试板，在570℃的回火热处理保温温度， 分别进行保温4h、16h 焊后回火热处理试验，并分别对两块试板的焊缝无稀释熔敷金属进行 冲击（0℃） 、常温拉伸和金相分析；检测设备为 CBD-500电子式摆锤冲击试验机、CSS44300 电子拉伸试验机，200MAT 金相显微镜图像分析仪，热处理设备 DL07-1040台车式热处理炉。3 试验结果与讨论 不同回火热处理保温时间对熔敷金属硬度的影响
超低碳马氏体不锈钢是可调质类型钢，其本体焊条熔敷金属力学性能受焊后热处理 影响[3]，对不同的试块同在570℃时进行不同保温时间的焊后回火热处理，其对应硬度值。 从中可以看出，随着回火保温时间的延长焊缝无稀释熔敷金属维氏硬度逐渐降低，在 达到16h 时得到了熔敷金属硬度最低值，继续保温其硬度值出现上升；本次试验用同种焊条 进行了两次重复试验得到相同规律，分析认为，在回火保温过程中发生了铬的碳化物聚集成 微观粒子，随着碳化物从基底组织中析出越来越多，硬度迅速降低；保温到一定时间，在该 温度，铬的碳化物聚集到最大值硬度会降到一个最低值，继续保温硬度值不会再降低。不同回火热处理保温时间对熔敷金属强度、冲击等力学性能的影响 根据试验结果，确定采用 TY-Cr13Ni4L 超低碳马氏体不锈钢焊条，焊对接试板， 进行在570℃时，分别保温4h、16h 焊后回火热处理对比试验, 热处理规范同，对热处理 试板焊缝无稀释熔敷金属进行了力学性能和组织分析，力学性能。 通过力学性能可以看出，在同一温度, 即由于锻件本体最终性能回火热处理温度限制，焊后回火温 度不能太高时, 通过延长焊后回火热处理保温时间，焊缝熔敷金属的抗拉强度有所下降， （0℃）冲击值提高，即随着保温时间的延长，熔敷金属的韧性得到改善, 综合力学性能趋向 更好。 分析可以看出，在回火热处理时，只保温4h 时，组织为板条马氏体和晶界 碳化物，但板条马氏体较粗大，回火的迹象不明显，对比分析，为回火保温16h 的马氏体 组织, 回火作用明显，板条马氏体组织较细小，并且与组织比较，其组织晶界明显，即 铬的碳化物聚集多；是因为在延长回火保温时间时，铬的碳化物由过饱和组织内析出[4]逐渐 的在晶界处发生聚集，延长保温时间，铬的碳化物析出聚集增多；对应分析相应试板性能， 可见延长回火保温时间，组织细化和过饱和组织内碳化物的析出, 使熔敷金属的抗拉强度略 有下降，而韧性和综合力学性能得到改善。源于：怎么发表职称论文www.udooo.com