403Nb是一种马氏体耐热不锈钢,主要用于制作火电机组汽轮机叶片,该钢是在AISI 403不锈钢的基础上,通过添加一定质量分数的Nb和V 发展起来的。通过与传统热处理工艺对比,研究了形变热处理工艺(即高温固溶后在奥氏体亚稳态区变形后空冷)对马氏体耐热钢403Nb的组织和性能的影响。结果表明:形变热处理可以使403Nb钢组织明显细化,马氏体板条宽度由传统热处理的0.3 μm减小到0.1 μm,而且生成大量弥散的纳米级MX碳化物。形变热处理对403Nb钢组织改变的直接结果是可以大幅度提高403Nb钢的屈服强度,在常温拉伸时由传统热处理的800 MPa提高到1 180 MPa,在高温(700 ℃)拉伸时由246.5 MPa提高到341.4 MPa,其屈服强度分别提高了47.55%和38.5%。
系统研究了LF+VD精炼工艺、钢锭模设计、氩气保护浇注工艺、大型钢锭高温扩散工艺、锻造工艺、淬火工艺及高温回火工艺等因素对718钢大型预硬化模块材料纯净度和硬度均匀性的影响规律。结果显示:LF和VD精炼过程中炉渣碱度分别保持在3.5~4.0和3.0~3.5,精炼后钢中w[S]控制到0.003%,T[O]为12×10-6;28t钢锭模尾锥形状和入口倒角优化设计后,尾部夹杂废品率由6.81%降低到1.55%;通过试验确定氩气流量按4~8 m3/h控制;大型钢锭高温扩散后,模块低倍组织的偏析和硬度偏差分别由≤3.0级和≤5.0HRC提高到≤2.0级和≤3.5HRC;采用FM法代替平砧拔长,模块低倍组织疏松和超声波探伤检验分别由≤3.0级和C/d提高到≤2.0级和D/d;采用水-空控时淬火和电加热回火炉回火对规格为650 mm×1 080 mm的模块进行预硬化处理,模块横断面硬度偏差≤3.5HRC。
采用离心浇铸,经剖切、热锻、热轧工艺制成16MnV/9Cr18MoV/16MnV 3层金属复合板。热轧后成品板金相组织观察发现,复合板一侧16MnV/9Cr18MoV界面清晰,另一侧9Cr18MoV/16MnV界面存在一模糊过渡带。扫描电镜成分分析显示,模糊界面过渡带上,Cr元素在16MnV区域有大量的混合,说明浇铸第3层16MnV时,较高熔点的16MnV熔化了较低熔点的9Cr18MoV,造成2种材料发生了强烈的混合,形成不对称的结构。这种不对称结构对力学性能及刀具的使用都会产生影响。