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40NiCrMo7材料低温性能的研究

张忠和/沈阳鼓风机集团股份有限公司    

摘要:通过热处理工艺试验、Charpy冲击试验、金相组织检验、冲击断口形貌分析、绘制40NiCrMo7材料的低温特性曲线等,研究了离心压缩机用40NiCrMo7材料的低温性能,为该材料在低温条件下的应用提供了理论依据。
关键词:低温性能;冲击试验;40NiCrMo7
中图分类号:TH452 文献标志码:B
Research on Low Temperature Performance of 40NiCrMo7 Material
Abstract: Based on the heat treatment process test, Charpy impact test, microstructure examination, analysis of impact fracture morphology and drawing low temperature performance curve of 40NiCrMo7 material, this paper has studied the low temperature performance curve of 40NiCrMo7 material for centrifugal compressor. It has provided theoretical basis for the application of this material at low temperature condition.
Key words: low temperature perfor- mance; impact test; 40NiCrMo7
0 引言
  低温的定义,按照GB150-2011压力容器的规定[1] ,低于-20℃界定为低温。对于评定材料低温性能的试验方法,具有工程意义且比较实用的主要有冲击试验方法和落锤试验方法,对应的国标分别是GB/T 229-2007[2]和GB/T 6803-2008[3] ,对应的ASTM标准分别是ASTM A370-2007[4]和ASTM E208-2006[5] 。低温冲击韧性的评定方法,主要有能量法、断口形貌法、测量侧膨胀值法等,本文就是参照ASTM A370-2007标准和GB/T 229-2007标准对40NiCrMo7材料进行低温性能的研究。
  此次研究所用的40NiCrMo7材料的材质编号是11-5286,来料的粗加工尺寸是Φ150mm×1 600mm,加工成10个Φ150mm×150mm的试棒,分别编号11-5286-1~11-5286-10,按照NQT1、NQT2、NQT3三种热处理工艺进行试验,该材料的化学成分符合标准的要求,本试验所用的摆锤式冲击试验机型号是:JWB-300。试验用的低温装置是用液氮和酒精的混合液作为恒温介质在低温锅中保温。
1 40NiCrMo7材料的低温Charpy冲击试验
  低温冲击的试验数据见表1,从试验数据的总体来看还是比较有规律的,试验的温度越低,冲击值也越低,但冲击值同回火温度的关系并不像常温冲击那么明显,随着回火温度的提高冲击值增大,而变化不大。在-70℃及以上的数据中,只有编号11-5286-3在-60℃时的数据不理想,在它下面的两组数据(编号分别为11-5286-31和11-5286-32)是在该试块上取的双倍,数据比较理想。而编号为11-5286-12和11-5286-51的数据也是后取的。-80℃的数据都不理想。

2 金相组织分析
  对正火、NQT2热处理的试样进行了金相检验,照片见图1和图2。

  图1是正火状态的金相照片,这个组织是比较典型的铁素体+珠光体,珠光体的含量多于铁素体的含量。图2是NQT2热处理的金相照片,组织为回火索氏体。
3 低温冲击断口形貌
  冲击试样采用国标GB/T 229-2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法规定的标准试样[2] ,但冲击试样的尺寸没有进行投影检查。在NQT2热处理工艺参数处理后的Charpy V型缺口冲击试验的试验数据见表2,其对应的断口形貌见图3,从表2可以查出各编号试块的冲击试验温度。图3的断口形貌图是在金相显微镜上放大10倍的照片,从图3中的六个断口形貌图看,规律是很明显的,随着冲击试验温度的降低,剪切断面的面积所占的比例在逐渐减少,解理断面的面积所占的比例在逐渐增大。

4 低温特性曲线
  利用表2中的试验数据,做出了冲击功与试验温度的散点图见图4。冲击功随温度的变化便一目了然。

5 结论
  按照GB/T229-2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法中[2] ,冲击试验的能量法评定,如果以27J为合格,那么在-70℃以上的低温冲击试验都是合格的。

                  参 考 文 献
[1] GB150-2011.压力容器[S].
[2] ASTM A370-2007.钢产品力学性能试验的标准试验方法[S].
[3] GB/T 229-2007.金属材料夏比摆锤冲击试验方法[S].
[4] GB/T 6803-2008.铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法[S].
[5] ASTM E208-2006.铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法[S].

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  评论人:iznfxid   打分:85 分  发表时间:2014-9-19 19:48:08
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