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时间:2020-09-12
《超高强度X120管线钢的发展现状.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、超高强度X120管线钢的发展现状徐进桥 郭斌 郑琳 【摘要】:总结回顾了超高强度X120管线钢在世界范围的发展状况。系统整理和分析了X120级管线钢采用的合金化设计方案、各种不同的生产工艺和最优的选择,并从经济和技术的角度讨论了X120级管线钢的应用前景、目前仍存在的技术难点和需要进行更深入研究的关键问题。【作者单位】:武汉钢铁(集团)公司研究院;【关键词】:管线钢X超高强度韧性【分类号】:TG142.45【正文快照】:0前言能源是经济发展的驱动力,石油和天然气已成为世界各国最重要的能源资源,不断提高长距离输送管线的经济性和安全性成为石油、天然气以及相关行业进一步发展的关键。此类
2、钢的生产成本较低、用途广泛,典型牌号有30CrMnSiNi2A、32Si2Mn2MoVA、45CrNiMo1VA(D6AC)等,主要用于制造飞机结构件,如主起落架的支柱、轮叉、机翼主梁;固体火箭发动机壳体、炮筒、高压气瓶和高强度螺栓等。(2)二次硬化型超高强度钢系指通过淬火+高温回火后,析出特殊合金碳化物而达到弥散强化(二次硬化)效果的超高强度钢。主要包括Cr-Mo-V型中碳中合金马氏体热作模具钢、高韧性9Ni-4Co型和10Ni-14Co型高韧性超高强度钢。①H型(Cr-Mo-V型)中合金超高强度钢是从wCr≈5%的工模具钢移植而来,由于它在高温回火下有很高的强度和较满意的塑、
3、韧性,抗热性好,组织稳定。用于飞机起落架和骨架零件、炮弹和火箭壳体、高应力螺杆、弹簧以及高速转子和轴等。典型牌号有4Cr5MoSiV(H11)和4Cr5MoSiV1(H13),主要用于热挤压模具和制造飞机、发动机承受中温强度的零部件、紧固件等。4Cr5MoSiV是最早生产和使用的钢号,淬透性很高,一般零件经1100℃奥氏体化后,在空冷条件下即可获得马氏体组织;经500℃左右回火,析出碳化物Cr7C3和(Mo,Cr)3C,发生二次硬化效应。钢的抗拉强度可达1960N/mm2,具有较高的中温强度,在400~500℃范围内使用,钢的瞬时抗拉强度仍可保持1300~1500N/mm2,屈服
4、强度约为1100~1200N/mm2。主要用于热作模具。4Cr5MoSiV1钢是在4Cr5MoSiV的基础上提高了C和V的质量分数而发展起来的。随V质量分数的增加,使钢中VC的数量增加,提高了耐磨性,其他性能与4Cr5MoSiV钢相似。断裂韧度低是此类钢的主要缺点,因此当用于制造屈服强度大于1380N/mm2的结构件时,应特别注意避免表面有尖角或小裂口存在,如电镀时应防止氢脆产生。②9Ni—4Co型(Ni—Co—Cr—Mo型)超高强度钢钢中wNi≈9%,wCo≈4%,并含有Cr、Mo、V等合金元素。增加钢的碳质量分数,可提高钢的强度,但韧性降低。按碳质量分数的不同,又可分为0.2
5、0%、0.25%、0.30%和0.45%四种钢,常用的是9Ni-4Co-20钢和9Ni-4Co-30钢。经820~850℃奥氏体化后,在空冷条件下可形成低碳马氏体组织,经500℃左右回火产生二次硬化效应,获得较高强度和较高韧性。30Ni9Co4CrMoA钢经淬火后于550℃回火,其抗拉强度为1520~1650N/mm2,断裂韧度KIC可达100N·mm-2·m1/2以上。30Ni9Co4CrMoA和20Ni9Co4CrMoA钢的焊接性好,具有良好的热稳定性,适于370℃以下长期使用。③10Ni-14Co型超高强度钢其典型钢号是16Ni10Co14Cr2Mo1(AF1410)钢,N
6、i在钢中的作用主要是稳定奥氏体。从奥氏体状态冷至Ms点温度均不发生相变,即使原截面零件在缓慢的冷速下也只形成单相马氏体组织,因而没有淬透性不足的问题。Co的作用主要是升高Ms点温度和降低Mo在马氏体中的固溶度,增强Mo的强化效应,在回火过程中能抑制和延缓特殊合金碳化物的析出,阻止析出相的集聚长大。Mo是主要二次硬化元素,Mo质量分数增加,则二次硬化峰值提高。Cr与Mo共存时,有利于提高韧性。这是可焊接的高合金二次硬化型超高强度钢,加热至830℃奥氏体化后,在空冷条件下形成高位错密度板条马氏体,经510℃时效析出细小弥散分布的合金碳化物M2C取代Fe3C,从而获得高强度、高韧性。其
7、抗拉强度达1620N/mm2以上、断裂韧度KIC大于143N·mm-2·ml/2,抗应力腐蚀性能好,应力腐蚀开裂临界断裂因子KISCC值高达84N·mm-2·m1/2,比一般超高强度钢高3倍以上,常用于制造飞机重要受力构件,如海军飞机着陆钩等。16Ni10Co14Cr2Mo1钢为超纯净和超细晶粒度钢,实际晶粒度大于10级。由于钢的纯净度对其断裂韧度KIC和应力腐蚀性能具有明显影响,钢中除S、P质量分数极低外,还要求wO<0.002%(20×10-6)、wN<0.0015%(15×
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