30Cr2Ni4MoV钢韧脆转变温度的测定.doc

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1、30Cr2Ni4MoV钢韧脆转变温度的测定与分析周剑，韩富银（太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024）摘要：为了汽轮机低压转子在复杂环境下服役的安全性进行预先评估，采用夏比V型缺口试样，通过不同系列温度冲击实验，以断口形貌的剪切断面率变化对30Cr2Ni4MoV钢的韧脆转变温度进行了测定，结果表明，30Cr2Ni4MoV钢的韧脆转变温度为-45℃，并对30Cr2Ni4MoV钢在不同温度下的断裂机制进行了分析。关键词:30Cr2Ni4MoV钢；冲击试验；剪切断面率；韧脆转变温度中图分类号：TG115.5+6文献标识码：AD

2、eterminationof30Cr2Ni4MoVsteelductilebrittletransitiontemperatureJianZhouTaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030020,ChinaABSTRACTThecharpyVtypenotchspecimen,throughdifferenttemperatureimpacttest,withashearsectionrateoffracturemorphologychangesof30Cr2Ni4MoVsteelductilet

3、obrittletransitiontemperaturewasdetermined.KeyWords:Impacttesting,shearsectionrate,ductiletobrittletransitiontemperature30Cr2Ni4MoV钢由于具有优良的综合力学性能，是目前在大型机组中广泛采用的低压转子用钢，低压转子是火力发电汽轮机不可缺少的部件[1-4],低压转子作为汽轮机关键部件，常在复杂多变的环境下工作，其服役条件苛刻，对力学性能有较高要求[5,6]，冲击韧脆转变温度是作为抗冲击金属材料的重要性能指标之一

4、，能够真实的反映金属材料在不同温度下的抗冲击能力，为安全生产做出评估。夏比摆冲击试验是国内最普遍的测定金属力学性能的试验方法。冲击值是一个取决于材料强度和韧性的力学性能指标，它反映了处于统一热加工状态的同类材料在冲击载荷下的韧性好坏，冲击值对材料内部组织的变化十分敏感，而且实验又很简便，在生产、科研上得到了广泛应用[7]。若金属的冲击韧性高，则能保证其在机器结构中的优良性能[8]。即当试验低于某一温度Tt（温度Tt称为材料的韧脆转变温度，或称冷脆转变温度）时，材料将转变为脆性状态，其冲击值明显下降，这种现象称为韧脆，故研究产生韧脆的物

5、理本质及影响韧脆的因素具有重大现实意义，因此韧脆转变温度作为衡量金属材料低温特性的主要性能参数之一能够真实反映出材料在不同温度下的断裂情况，从而可对该火力发电的汽轮机转子在复杂工作环境下的服役能力和事故风险做出预先评估。夏比冲击试样的断口表面常用剪切断面率评定，剪切断面率越高，材料韧性越好，大多数夏比冲击试样的端口形貌为剪切和解理断裂的混合态[9]。因此，笔者按照GB/T229-2007中附录C和附录D的要求，采用冲击试样断口形貌剪切断面率达到50%所对应的温度作为30Cr2Ni4MoV的韧脆转变温度。1.实验方法1.1实验原理韧脆转

6、变是钢铁材料中的一个重要现象，影响因数非常复杂，长期以来进行过大量研究。任何一中金属材料都具有两个强度指标，即屈服强度σs和断裂强度σf，两者都随着温度上升而下降。σs随温度下降的速率比σf的下降速率大，因而两者的σ-T关系曲线交于某一温度。当T>Tt时，σf>σs，即材料先发生屈服，后发生断裂，这是韧性断裂；当T

7、，材料发生脆性断裂，断口以结晶状为主，结晶状断口即为解离断口[11]。因此，根据断口中剪切断面所占的比例即可判断断裂形式，按照GB/T229-2007，我们将剪切断面所占整个断口断面50%所对应温度定为韧脆转变温度。1.2实验材料和设备实验用材料为30Cr2Ni4MoV钢，其成分为：0.26%C，1.73%Cr，3.65%Ni，0.42%Mo，0.10%V.其热处理状态为调质处理。沿汽轮机低压转子主轴轴向方向按照GB/T2975的规定进行取样，加工成55mm×10mm×10mm冲击试样，试样表面粗糙度Ra优于5µm。实验设备采用纳克N

8、I500F摆锤冲击试验机(摆锤刀刃半径为2mm)、纳克DFAI-Ⅲ断口图像分析仪、CDW-80T冲击实验低温仪、CSL-Y试样缺口拉床。1.3实验方法本实验采用20℃～-80℃共6个温度，每个温度取3个试样来做冲击实验，