大型锻件汽轮机低压转子用30Cr2Ni4MoV钢组织遗传研究

论文摘要

大型汽轮机低压转子锻件是发电设备中最为重要的零部件,30Cr2Ni4MoV钢是目前应用最广泛的汽轮机低压转子材料之一。本文充分调研30Cr2Ni4MoV钢的组织遗传问题及消除组织遗传的热处理工艺,针对通用的多次高温正火工艺存在的正火温度高、生产周期长、能耗大、污染重的缺陷,提出“高温预回火+临界区高温侧正火+正常正火”和“高温预回火+一次正火”两种高效、短流程的锻后热处理工艺,并与多次正火工艺进行对比,研究不同工艺切断组织遗传的机理和细化晶粒的效果。运用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜等分析手段对热处理后试样的晶粒度、显微组织形貌和相结构进行分析,并进行冲击性能、拉伸性能和硬度测试。试验结果表明：“高温预回火+临界区正火+正常正火”工艺综合运用高温预回火促进α组织的回复再结晶、临界区高温侧正火易于球形奥氏体的形核长大和正常正火α-γ相变重结晶的共同作用来细化晶粒,处理后晶粒度达8.0-9.0级,比三次高温正火的7.0-8.5级更细。高温预回火可以退化马氏体、贝氏体的片（针）状形态,增加回火组织的分散度,从而推迟了片状奥氏体的形成。并且预回火时间越长,抑制组织遗传的程度越大。“高温预回火+一次正火”不同正火温度处理后得到不同等级的的晶粒度和不同含量的残余奥氏体,经690℃×8h高温预回火+810℃×4h正火处理后晶粒最细达到7.5级,残余奥氏体量最低为0.73%。经690℃×8h+790℃×4h处理后的残余奥氏体量最高达2.06%。该残余奥氏体与母相α的位向符合K-S关系,他们会成为针形奥氏体的形核核心,使钢产生强烈的组织遗传。三种热处理工艺调制后的试样力学性能均达到或超过生产指标要求。“高温预回火+临界区正火+正常正火”和“高温预回火+一次正火”工艺减少了正火次数,降低了正火温度,大大降低锻后热处理过程所需的能耗,减少了污染,具有非常重要的实用价值,可以作为实际生产应用的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 大型锻件生产技术现状
• 1.2 汽轮机低压转子锻件材料概述
• 1.3 大型汽轮机低压转子锻件的热处理
• 1.4 组织遗传现象及解释
• 1.5 30Cr2Ni4MoV钢的组织遗传
• 1.6 论文的主要研究内容和研究目的
• 2 实验材料和实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 3 预处理工艺结果及分析
• 3.1 相变点及cct曲线实验结果分析
• 3.2 "粗化+贝氏体化"预处理结果分析
• 4 锻后热处理工艺对晶粒度和组织遗传的影响
• 4.1 "三次高温正火"工艺
• 4.2 "高温预回火+临界区正火+正常正火"工艺
• 4.3 "高温预回火+一次正火"工艺
• 5 锻后热处理工艺对力学性能的影响
• 5.1 冲击性能
• 5.2 拉伸性能
• 5.3 硬度
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况