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1350MPa级高强度马氏体钢组织与力学性能的研究

王小龙  
【摘要】:40CrNi3MoV钢是一种典型的中碳CrNiMoV钢,经淬火和高温回火后,具有较高的强度和优良的韧塑性,被广泛应用于制造高压容器等大型锻件。随着压力容器承受压力提高和减重的要求,在保证良好的韧塑性前提下,需要将40CrNi3MoV钢的屈服强度水平从目前的l000MPa级提高到1350MPa级。本文在40CrNi3MoV钢的基础上,通过提高C、Ni、Mo元素的含量,研制屈服强度为 1350MPa 级的新型 50CrNi5MoV 钢。并通过 SEM、TEM、EBSD、XRD、Thermo-Calc计算以及相分析等方法,重点研究了回火温度对传统40CrNi3MoV钢和新型50CrNi5MoV钢组织与力学性能的影响。结果表明:1、在40CrNi3MoV钢的基础上,增加C、Ni、Mo的含量得到的50CrNi5MoV钢经淬火和高温回火后的组织明显细化,且碳化物数量增加。550℃回火后50CrNi5MoV钢中的M2C含量是40CrNi3MoV钢的3倍。2、与40CrNi3MoV钢相比,50CrNi5MoV钢中的大角度晶界所占的比例以及残余奥氏体的含量均增加,残余奥氏体在试验钢中呈粒状或块状分布于基体中。3、40CrNi3MoV和50CrNi5MoV试验钢的硬度和强度随回火温度的升高而降低,塑性和冲击吸收能量的变化趋势则相反。将C含量从0.38%提高到0.49%,Mo含量从0.43%提高到1.06%后,由于M2C的二次硬化作用,经500℃至550℃回火后,50CrNi5MoV钢硬度和强度均升高。50CrNi5MoV钢经550℃回火后的屈服强度达到了 1350MPa级,同时具有良好的室温塑韧性和低温韧性;室温AK46J,(-40℃)KV223J,KIcl04MPa·m12。4、试验钢经500℃至650℃不同温度回火后,50CrNi5MoV钢在350℃下的抗拉强度和屈服强度分别比40CrNi3MoV钢高210MPa和140MPa左右。5、试验钢经550℃回火后,在350℃至500℃下的抗拉强度下降率相差不大。不过由于50CrNi5MoV钢室温强度高,其在500℃高温下的抗拉强度仍不低于lOOOMPa,比40CrNi3MoV钢高200MPa左右,说明50CrNi5MoV钢更适合在高温下服役。综上所述,在40CrNi3MoV钢的基础是上,通过提高部分合金元素的含量,成功研发了具有良好韧塑性和高温性能的1350MPa级高强度马氏体钢50CrNi5MoV,为高压容器等大型锻件减重奠定了基础。


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