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產(chǎn)品簡介 耐熱鋼鑄件：3Cr24Ni7N，1cr25ni20si2，0Cr25Ni20，2Cr25Ni20ZG30Cr18Mn12Si2N耐熱彎管模具鑄造等熱處理工裝：3Cr24Ni7SiNRe，1Cr18Ni25Si2，1Cr25Ni20Si2，4Cr26Ni12等低溫合金鋼材質：3Cr18Ni12Si2N，0Cr18Ni9等中溫合金鋼材質：3Cr24Ni7SiNRe，1Cr18Ni9Ti，1Cr22Ni
詳細介紹

ZG30Cr18Mn12Si2N耐熱彎管模具鑄造)Fe-Cr-B鑄鋼具有優(yōu)異的耐鋁液腐蝕-磨損性能,其中M6的耐鋁液腐蝕-磨損性能13了3倍。初生富Cr的Fe2B型化物對Fe-Cr-B鑄鋼的鋁液腐蝕-磨損性能起到重要作用:在鋁液腐蝕-磨損中,初生富Cr的Fe2B型化物出基體更慢的鋁液腐蝕-磨損速率,進而凸出基體表面并承受主要的載荷,副之間的鋁液膜非常薄,從而使鋁液腐蝕不充分,引起初生富Cr的Fe2B型化物中的Fe元素發(fā)生優(yōu)先溶解并形成Cr含量很高的金屬間化合物,其主要組成元素為Cr、Al和B,但這種金屬間化合物終會發(fā)生斷裂而失效。(3)采用砂型鑄造能夠制備出界面結合良好的三維絡結構ZrO2/Fe-Cr-B鑄鋼復合材料,這種復合材料的耐鋁液腐蝕-磨損性能13了近10倍;ZrO2對復合材料的耐鋁液腐蝕-磨損性能起到重要作用:在鋁液腐蝕-磨損中,ZrO2陶瓷承受主要的載荷,金屬基體則主要經(jīng)受動態(tài)鋁液的腐蝕。(4)對于Fe-Cr-B鑄鋼及13而言,鋁液腐蝕-磨損引起的失重要遠遠大于同等實驗參數(shù)下單一的鋁液腐蝕及干磨損引起的失重之和,它們在鋁液腐蝕-磨損中的交互作用率在0.8以上,表明鋁液腐蝕與磨損之間的交互作用是這兩種材料在鋁液腐蝕-磨損中失效的主要原因。

本文采用砂型低壓鑄造的,澆注出不同壁厚和不同冷鐵條件下凝固的耐熱鋁銅合金鑄件,在此基礎上利用正交實驗法對合金熱處理參數(shù)進行了,并研究了不同壁厚和冷鐵條件對合金組織和性能的影響。根據(jù)正交實驗結果分析,三個熱處理參數(shù)中,時效溫度對耐熱鋁銅合金性能的影響大,時效時間對合金室溫抗拉強度影響小,但其對合金高溫抗拉強度的影響較大,固溶時間對合金的高溫性能影響小。綜合考慮,本文終確定Al-5.0Cu-1.5Ni-0.35Mn-0.35Co-0.25Sb-0.22Ti-0.22Zr合金佳的熱處理藝參數(shù)為為固溶溫度535℃,固溶時間10h,80℃水溫淬火,時效溫度190℃,時效時間14h。通過實驗對正交結果進行驗證,結果表明經(jīng)優(yōu)熱處理參數(shù)處理后的合金室溫性能和高溫性能均達到高值,室溫拉伸抗拉強度為319.39MPa,屈服強度201.53MPa,延伸率8.52%;300℃高溫抗拉強度為151.19MPa,屈服強度為129.03MPa,延伸率為16.66%,證明正交實驗的結果是可信的。

在節(jié)能減排和輕量化的背景下,輕質材料的勢在必行。由于成本相對低廉、力學性能優(yōu)良、應用前景廣泛,鐵基復合材料的研制備受關注,逐漸成為材料研究領域熱點之一。已有研究表明,將低密度和高硬度的TiB2陶瓷顆粒與鐵基材料進行合成,可以制備出兼顧剛度、強度、塑性和耐磨性的新型Fe-TiB2復合材料。本課題旨在通過原位合成法制備不同TiB2顆粒含量（15%、20%、25%,體積分數(shù)）的Fe-TiB2復合材料,通過實驗表征和數(shù)值模擬等手段研究TiB2顆粒含量對復合材料力學性能及干磨損性能的影響。主要研究內容及結果如下:（1）復合材料由兩相組織構成,分別為α-Fe基體和TiB2增強顆粒,多數(shù)TiB2顆粒截面為3-4μm2的四邊形,少數(shù)為六邊形。隨著TiB2含量增多,復合材料的密度和硬度分別呈下降和上升趨勢;當顆粒含量從15%到25%時,密度從7.47g/cm3到7.12g/cm3,顯微硬度從244.3V0.1至到368.3V0.1。

為不銹鋼現(xiàn)有藝中含鉻固廢的排放以及鉻在鋼廠中的利用率,本文開展了使用氧化性不銹鋼爐渣進行不銹鋼真空脫碳的研究。研究結果表明不銹鋼渣鋼反應后高溫物相組成為高溫熔渣相與FeCr2O4相。通過鋼渣間的熱力學反應平衡計算了不同成分的爐渣及高溫析出相參與脫碳反應后鋼液的碳含量,并且確定氧化爐渣脫碳能力（Fe2O3）> （FeO）>Cr2O3 （s）＞ FeCr2O4 （s）> （Cr2O3）。同時計算結果表明脫碳反應受到爐內真空度影響明顯。后為驗證真空氧化爐渣脫碳生產(chǎn)2Crl3不銹鋼的可行性進行了真空感應爐氧化渣脫碳實驗。實驗結果表明,氧化爐渣脫碳反應后爐渣中Cr2O3和Fe203平均為5.7wt%和3.9wt%,渣中Cr、Fe氧化物含量明顯低于電爐及VOD各位爐渣中Cr203和Fe203含量,達到電爐生產(chǎn)中產(chǎn)生含鉻固廢的目的,并且相較于VOD吹氧脫碳藝,可有效脫氧劑加入量,終鋼液潔凈度水平。在基于雙膜理論建立氧化爐渣脫碳反應動力學方程后,計算脫碳速率常數(shù)及傳質系數(shù)。實驗中脫碳反應速率常數(shù)為0.00087-0.0022s-1,碳的總傳質系數(shù)為8.8×10-6-2.1×10-5cm/s,但是脫碳反應后鋼液終點碳含量受傳質影響明顯,采用鋼包底吹等手段鋼液中碳的傳質將有利于超低碳鋼的生產(chǎn)。

ZG30Cr18Mn12Si2N耐熱彎管模具鑄造雙金屬復層材料是利用某種加技術將兩種物理、化學和力學性能不同的合金在界面處實現(xiàn)牢固結合的一種新型復合材料,該類材料通過揚長補短,可以不同下對材料的殊要求。制備復層材料的主要有軋制復、焊法、擴散焊法、法、沉積法等,近年來連續(xù)鑄造法制備雙金屬復層材料技術受到研究者的廣泛關注。本文緊緊圍繞雙金屬復層材料鑄造中界面形成機制這一關鍵科學問題開展研究,分別以熔點接近的同種材料、熔點差異較大的異種材料、以及有較大界面反應的異種材料三類具有代表性的界面為研究對象,揭示雙金屬復層材料鑄造中界面形成規(guī)律,并以此為基礎出兩種用于制備雙金屬復層圓坯的連續(xù)鑄造新技術。一種是鋁／鋁復層圓坯的直接水冷連續(xù)鑄造,該技術是通過在外結晶器內部安置水冷內結晶器的實現(xiàn)的,首先在與內結晶器的區(qū)域形成具有一定強度的半固態(tài)支撐層,然后將另一種鋁熔體從內結晶器中間澆注與外層的半固態(tài)支撐層,進而實現(xiàn)鋁／鋁復層圓坯的連續(xù)鑄造。

此外,在IIW規(guī)范的基礎上分析了虛擬缺口半徑與結構幾何尺寸之間的關系,給出了與結構幾何尺寸相關聯(lián)的虛擬缺口半徑取值區(qū)間范圍。其次對鑄鋼節(jié)點環(huán)形對接焊縫焊根處的缺口應力與結構幾何尺寸之間的關系作了參數(shù)分析。(3)考慮到缺口應力法在評估結構疲勞性能時計算步驟的復雜性以及較大的計算量,本文將一種簡化的外推缺口應力法應用到鑄鋼節(jié)點環(huán)形對接焊縫疲勞問題的研究中。首先介紹了該的原理,然后結合C型細節(jié)的鑄鋼節(jié)點對接焊縫,分析了與結構相關的重要參數(shù)并驗證了在有限元計算中單元格的性,建立若干有限元模型并進行大量數(shù)值計算,依次推導出了節(jié)點在拉伸時焊趾和焊根處的缺口應力以及彎曲時焊趾處的缺口應力值。對缺口應力法的計算結果,驗證了該在本文研究對象中的適用性與所給出的外推公式的準確性。外推缺口應力的應用可以為鑄鋼節(jié)點疲勞性能的評估提供便捷與更多的選擇。(4)將數(shù)值模擬與試驗數(shù)據(jù)相結合,計算了試件焊縫焊根處的缺口應力集中系數(shù),根據(jù)缺口應力幅與疲勞壽命數(shù)據(jù),在考慮焊接協(xié)會中所給的缺口應力疲勞壽命曲線的基礎上,采用數(shù)據(jù)擬合的分別給出了適用于A、C兩種焊接細節(jié)鑄鋼節(jié)點的缺口應力S-N曲線表達式,以期為今后鑄鋼節(jié)點環(huán)形對接焊縫疲勞性能的評估提供參考。

ZG1Cr10MoWVNbN耐熱鋼是超超臨界汽輪機高壓內缸、主汽閥和噴嘴等關鍵件用鋼,是具有自主知識產(chǎn)權的新材料。在和能源危機日益突出的,對該材料的研究與對超超臨界耐熱鋼以及超超臨界發(fā)電技術具有十分重要的意義。本文主要研究了熱處理中淬火溫度和回火溫度對鑄態(tài)和鍛態(tài)試樣微觀組織和力學性能的影響規(guī)律,了熱處理藝參數(shù),為以鑄代鍛提供熱處理藝參數(shù)依據(jù)。通過金相顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡等試驗手段對微觀組織和斷口形貌進行了觀察與分析,以下結論：(1)經(jīng)1040～1160℃不同溫度淬火+730℃回處理,ZG1Cr10MoWVNbN耐熱鋼鑄態(tài)和鍛態(tài)試樣均能力學性能要求。(2)淬火溫度對ZG1Cr10MoWVNbN耐熱鋼奧氏體晶粒和力學性能的影響較大。奧氏體晶粒隨著淬火溫度的升高不斷長大。在低于1100℃淬火時,奧氏體晶粒長大；在高于1100℃淬火時,晶?？焖匍L大。性隨著淬火溫度的升高不斷上升。1100℃前性變化幅度較大,之后趨于。沖擊韌性隨淬火溫度的升高不斷下降。在1100℃到1130℃間,沖擊功快速下降。1100℃淬火綜合力學性能佳。(3)回火溫度是影響ZG1Cr10MoWVNbN耐熱鋼組織性能的重要因素。回火溫度過低,板條馬氏體回復不充分,硬度過高；回火溫度過高,馬氏體發(fā)生分解甚至進入兩相區(qū),硬度過低。730℃是佳回火溫度。(4)研究發(fā)現(xiàn),ZG1Cr10MoWVNbN耐熱鋼佳熱處理藝參數(shù)：淬火溫度1100℃,回火溫度730℃。

研究結果表明：（1）高真空壓鑄可以顯著鑄件的含氣量，鑄件致密度。與普通壓鑄相，高真空壓鑄件的強韌指數(shù)了55.1%，材料的抗拉強度、屈服強度、伸長率、硬度分別了12.7%、38.4%、130.4%、4.9%。（2）時效可以顯著高真空壓鑄AlSi10MgMn鑄件的性能，尤其是強度。當時效溫度為170℃，時效時間為8h，材料的抗拉強度達到了351.3MPa，屈服強度達到248.9MPa，相對于鑄態(tài)下的鑄件，分別了13%和30.5%。（3） T5高處理可以鑄件的組織，鑄件的強度和伸長率了很大，尤其是伸長率。當固溶溫度為510℃，固溶時間為3h，時效溫度為155℃，時效時間為2h時，熱處理后鑄件伸長率可達到9.2%，強韌指數(shù)達到1163.9。固溶處理后鑄件的微觀組織發(fā)生變化，共晶硅發(fā)生了熔斷、粒化和球化，并且均勻分布在-Al固溶體上。（4）通過正交試驗，研究了T6各個藝因素對鑄件性能的影響，當固溶溫度為500℃，固溶時間為2h，時效溫度為170℃，時效時間為4h時，材料的抗拉強度可以達到358.4MPa，屈服強度達到286.6MPa，伸長率達到6.1%，布氏硬度為110.4，強韌指數(shù)達到1103.8。（5）低真空壓鑄可以鑄件內部的含氣量，在高溫短時固溶處理時，鑄件表面沒有發(fā)生鼓泡，尺寸保持。高溫短時熱處理，可以鑄件的內部組織，鑄件的伸長率和鑄件的強韌性。對不需熱處理的鑄件，控制Mg含量在0.4%~0.65%；對需要時效的鑄件，Mg的含量為0.2%~0.4%時，可以較韌性。對于普通壓鑄件，Mg含量為0.06%時，鑄態(tài)下或時效后，鑄件都可以的強韌性。

鋼框架結構具有自重輕、平面布置靈活、抗震性能好、安裝施方便、構件易于化等優(yōu)點,在多高層房屋建筑程中有著廣泛的應用。梁柱節(jié)點性能對鋼框架結構性能有著重要作用。由于方鋼管柱為封閉截面,其梁柱節(jié)點構造與形鋼柱節(jié)點有很大不同。對于方鋼管柱-形鋼梁框架結構,梁柱節(jié)點藝是設計和施中較復雜的部分,梁柱節(jié)點性能對框架性能起重大作用。方鋼管柱-形鋼梁梁柱連接鑄鋼節(jié)點是采用預制鑄鋼件連接方鋼管柱和形鋼梁的框架結構剛性節(jié)點,具有傳力明確,性能可靠,構造簡單,施方便等優(yōu)點。本文采用理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬相結合的,鋼管柱-形鋼梁梁柱連接鑄鋼節(jié)點力學性能進行研究。1)通過分析方鋼管柱-形鋼梁梁柱連接鑄鋼節(jié)點傳力機理,提出基于變形協(xié)調原則的承載力理論及計算公式。分析可知梁柱鑄鋼連接節(jié)點所受荷載主要由鑄鋼連接件環(huán)板承擔,方鋼管柱正面板所承擔荷載可忽略不計,基于此提出以鑄鋼連接件環(huán)板承載力作為梁柱鑄鋼連接節(jié)點承載力的節(jié)點承載力公式。2)通過12個試件的節(jié)點單向拉伸承載力試驗研究節(jié)點承載力性能。試驗結果證明梁柱連接鑄鋼節(jié)點抗拉承載力主要由鑄鋼連接件環(huán)板截面尺寸控制,節(jié)點時鑄鋼連接件環(huán)板被拉斷,鋼管柱壁厚對承載力有一定影響。

在熔鋁鑄造、熱浸鍍鋁及鋁合金復合材料制造等行業(yè),鋁液腐蝕-磨損通常會造成坩堝和鑄模等重要零部件失效,因此,研制出優(yōu)異耐鋁液腐蝕-磨損性能的鐵合金新材料具有重要的意義。本文以在鋼基體中生成Fe2B相為設計目標,采取以B元素為主,以Cr、Mo等元素為輔的合金化,在中頻感應電爐中制備出新型Fe-Cr-B鑄鋼,并研究了Cr、B含量對Fe-Cr-B鑄鋼鋁液腐蝕及腐蝕-磨損性能的影響。在此基礎上,對多孔ZrO2陶瓷骨架表面鍍鎳,并利用砂型鑄造制備出三維絡結構ZrO2/Fe-Cr-B鑄鋼復合材料,同時研究了其耐鋁液腐蝕-磨損性能。主要結論如下:(1)Fe-Cr-B鑄鋼具有優(yōu)異的耐鋁液腐蝕性能,其中Fe-12.3 wt.%Cr-5.88wt.%Mn-3.6 wt.%B-1.89 wt.%Mo(M6)的耐鋁液腐蝕性能13了5倍。M2B(M=Fe,Cr,Mo)型化物對Fe-Cr-B鑄鋼的耐鋁液腐蝕性能起到重要作用:在鋁液腐蝕中,M2B型化物Fe基體具有更低的的鋁液腐蝕速率,它們明顯了鑄鋼的耐鋁液腐蝕性能;其中富Cr的Fe2B型化物,與鋁液反應生成兩相相間的層片結構;而富Mo的Fe2B型化物則發(fā)生斷裂;二者失效后都鑲嵌在Cr合金化的Fe-Al金屬間化合物層中,起到“樹根"效應,能金屬間化合物層的剝落。

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