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30Cr11Mo1V汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼缺陷性質(zhì)分析
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時間：2015-07-02
超臨界汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子的制造多采用30Cr11Mo1V材質(zhì)，該材質(zhì)屬于典型的耐熱合金鋼，具有高溫強(qiáng)度高和淬透性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。
???某公司一根材質(zhì)為30Cr11Mo1V的高中壓轉(zhuǎn)子，在無損檢測時發(fā)現(xiàn)軸身心部約（Φ180×1580)mm范圍內(nèi)有Φ1.6mm的密集性缺陷，致使該轉(zhuǎn)子報廢。為確定缺陷性質(zhì)，找出致廢原因和提出改進(jìn)措施，采用金相高低倍及掃描電鏡斷口、成分分析相結(jié)合的手段，分析確認(rèn)30Cr11Mo1V高中壓轉(zhuǎn)子的缺陷性質(zhì)。
檢測分析結(jié)果表明，30Cr11Mo1V高中壓轉(zhuǎn)子的缺陷性質(zhì)為疏松。疏松是鋼錠最后凝固部分的殘留液體金屬，由于溫度梯度小同時凝固，晶粒之間和枝晶之間形成細(xì)小通道，是使外部液體金屬很難通過，無法給予補(bǔ)縮的結(jié)果。在鍛造時，如果鍛比不足，鍛壓變形方案不佳，或相對送進(jìn)量過小、過大，無法形成高塑性和三向壓應(yīng)力兩個基本條件時，鋼錠中的疏松因未能鍛合而保留在鍛件內(nèi)部，即形成未鍛合疏松缺陷。疏松產(chǎn)生原因大致如下：
1）鋼錠質(zhì)量。大型轉(zhuǎn)子鍛件直接用鋼錠作坯料，因此鋼錠質(zhì)量的好壞直接決定鍛件質(zhì)量。在確定鋼錠錠型及鋼液的澆注溫度后，在整個澆注過程中，錠身的注速要快，冒口的注速要慢，以達(dá)到充分補(bǔ)縮的作用。
2）鍛比不當(dāng)。對于轉(zhuǎn)子類鍛件而言，鐓粗只會使拔長鍛比增加。當(dāng)鋼錠拔長鍛比已經(jīng)大于5時，想通過鐓粗來提高橫向力學(xué)性能是徒勞的。其結(jié)果是鍛造顯微組織更加明顯，造成橫向力學(xué)性能急劇下降，造成鍛件各向異性。
鍛壓變形方案。實(shí)際操作時，為獲得與下道拔長工序相配合的較好效果，使全部空洞都得到鍛合，采用平砧鐓粗為好，鐓粗前的高徑比為1.5～2.0較為合適。
因此可以采取以下預(yù)防措施來防止疏松缺陷的產(chǎn)生：
1）正確合理的冶煉工藝和整個冶煉操作過程的完美結(jié)合，可以確保鋼錠純凈、致密，以便在鍛造過程中不會因?yàn)殇撳V本身質(zhì)量問題而產(chǎn)生難以鍛合的孔洞性缺陷。
2）鍛比大小是確保鍛造效果和獲得高質(zhì)量鍛件的重要因素之一。因此合理選擇鍛造比，可以使鋼錠內(nèi)部缺陷被壓合，樹枝晶被打碎，晶粒顯著細(xì)化，力學(xué)性能得到提高，保證鍛造流線適宜，不會造成各向異性。
3）大型轉(zhuǎn)子鍛造需要利用現(xiàn)有設(shè)備的有限壓力來壓實(shí)、焊合疏松和孔洞等缺陷。通過選擇合理的砧形、砧寬、壓下量、變形速度、砧寬與坯料的高度比、錯砧方式、鋼錠形狀以及鍛造溫度、傳熱條件、變形速率等鍛造參數(shù)來保證鍛件質(zhì)量，防止疏松缺陷，提高工效，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
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