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2017年SA-213T91合金管與SA-335P91合金管的區別 SA-213T91化學成份|SA-213T91力學性能|SA-213T91價格 T91合金管， T91合金管是美國國立像樹嶺實驗室和美國燃燒工程公司冶金材料實驗室合作研制的新型馬氏體耐熱鋼。它是在9Cr1MoV鋼的基礎上降低含碳量，嚴格限制硫、磷的含量，添加少量的釩、鈮元素進行合金化。根據ASTM213/A213M-85C, SA-213T91合金管的化學成份見表1。 與 SA-213T91合金管對應的德國鋼號為X10CrMoVNNb91，日本鋼號為HCM95，法國則為TUZ10CDVNb0901。 SA-213T91合金管中各合金元素分別起到固溶強化、彌散強化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能，具體分析如下。 ①碳是鋼中固溶強化作用明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強度上升，塑性、韌性下降，對SA-213T91這類馬氏體鋼而言，含碳量的上升會加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強度將降低。 SA-213T91合金管與12Cr1MoV鋼相比，含碳量降低20%，這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。 ②SA-213T91合金管中含微量氮，氮的作用體現在兩個方面。一方面起固溶強化作用，常溫下氮在鋼中的溶解度很小， SA-213T91合金管焊后熱影響區在焊接加熱和焊后熱處理過程中，將先后出現VN的固溶和析出過程：焊接加熱時熱影響區內已形成的奧氏體組織由于VN的溶入，氮含量增加，此后常溫組織中的過飽和程度提高，在隨后的焊后熱處理中有細小的VN析出，這增加了組織穩定性，提高了熱影響區的持久強度值。另一方面， SA-213T91合金管中還含有少量A1，氮能與其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基體，在較低溫度下又重新析出，能起到較好的彌散強化效果。 ③加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力，含鉻量小于5%時，600℃開始劇烈氧化，而含鉻量達5%時就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蝕深度為0.05 mm/a，600℃時性能開始變差，腐蝕深度為0.13 mm/a。SA-213T91含鉻量提高到9%左右，使用溫度能達到650℃，主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。 ④釩與鈮都是強碳化物形成元素，加入后能與碳形成細小而穩定的合金碳化物，有很強的彌散強化效果。 ⑤加入鉬主要是為了提高鋼的熱強性，起到固溶強化的作用。 2.2 熱處理工藝 SA-213T91的終熱處理為正火＋高溫回火，正火溫度為1040℃，保溫時間不少于10 min，回火溫度為730～780℃，保溫時間不少于1h，終熱處理后的組織為回火馬氏體。 2.3 機械性能 SA-213T91合金管的常溫抗拉強度≥585 MPa，常溫屈服強度≥415 MPa，硬度≤250 HB，伸長率(50 mm標距的標準圓形試樣)≥20%，許用應力值〔σ]650℃=30 MPa。 2.4 焊接性能 按照國際焊接學會的碳當量公式算得SA-213T91的碳當量為 可見SA-213T91的焊接性較差。 3 SA-213T91焊接時存在的問題 3.1 熱影響區淬硬組織的產生 從圖1可以看出，SA-213T91的臨界冷卻速度低，奧氏體穩定性很大，冷卻時不易發生正常的珠光體轉變，從而冷卻到較低溫度時發生了馬氏體轉變。正由于此，SA-213T91的淬硬和冷裂傾向很大。 由于熱影響區的各種組織具有不同的密度、膨脹系數和不同的晶格形式，在加熱和冷卻過程中必然會伴有不同的體積膨脹和收縮；另一方面，由于焊接加熱具有不均勻和溫度高的特點，故而SA-213T91焊接接頭內部應力很大。 對于SA-213T91，奧氏體十分穩定，要冷卻到較低溫度(約400℃)才能變為馬氏體。粗大的馬氏體組織脆而硬，接頭又處在復雜應力狀態下。同時，焊縫冷卻過程中氫由焊縫向近縫區擴散，氫的存在促使了馬氏體脆化，其綜合作用的結果，很容易在淬硬區產生冷裂紋。 3.2 熱影響區晶粒長大 焊接熱循環對焊接頭熱影響區的晶粒長大有重大的影響，特別是緊鄰加熱溫度達到的熔合區。當冷卻速度較小時，在焊接熱影響區會出現粗大的塊狀鐵素體和碳化物組織，使鋼材的塑性明顯下降；冷卻速度大時，由于產生了粗大的馬氏體組織，也會使焊接接頭塑性下降。 3.3 軟化層的產生 SA-213T91合金管在調質狀態下焊接，熱影響區產生軟化層不可避免，而且比珠光體耐熱鋼的軟化更為嚴重。當用加熱和冷卻速度均較緩慢的規范時，軟化程度較大。另外，軟化層的寬度和它離熔合線的距離，不僅與焊接的加熱條件及特點有關，還與預熱、焊后熱處理等有關。哈爾濱鍋爐廠曾做過試驗得出SA-213T91焊接熱影響區硬度曲線，見圖2。 3.4 應力腐蝕裂紋 SA-213T91合金管在焊后熱處理之前，冷卻溫度一般不低于100℃，如果在室溫下冷卻，而環境又比較潮濕時，容易出現應力腐蝕裂紋。德國規定：在焊后熱處理之前必須冷卻至150℃以下。在工件較厚、有角焊縫存在及幾何尺寸不好的情況下，冷卻溫度不低于100℃。如果在室溫下冷卻，嚴禁潮濕，否則容易產生應力腐蝕裂紋。 4 SA-213T91合金管的焊接工藝 4.1 預熱溫度的選擇 SA-213T91合金管的Ms點約為400℃，預熱溫度一般選在200～250℃。預熱溫度不能太高，否則接頭冷卻速度降低，可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和形成鐵素體組織，從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時的沖擊韌性。預熱溫度的下限從哈爾濱鍋爐廠所做過的插銷試驗可得到很好的說明。 插銷試棒采用SA-213T91合金管，直徑8 mm,深0.5 mm，底板采用13CrMo鋼，厚20 mm，試驗在不預熱、預熱150℃、預熱200℃、預熱250℃條件下進行。焊條采用J707。焊接電流為165～170 A，電弧電壓為21～267 V，試驗結果如表2所示。 結論 ① SA-213T91合金管靠合金化原理，尤其是添加了少量鈮、釩等微量元素，高溫強度、抗氧化性較12 Cr1MoV鋼有較大的提高，但其焊接性能較差。 ②插銷試驗表明，SA-213T91合金管有較大冷裂傾向，選取預熱200～250 ℃，層間溫度200～300 ℃，可有效防止冷裂紋產生。 ③SA-213T91焊后熱處理前，必須冷卻至100～150 ℃，保溫1 h；回火溫度730～780 ℃，保溫時間不少于1 h。 ④以上焊接工藝已應用于200 MW、300MW 鍋爐制造生產實踐中，取得滿意效果，并獲得較大的經濟效益。 SA-335 P91合金管是用實心管坯經穿孔后軋制的。 1、生產制造方法 按生產方法不同可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管等。
建設工程P9合金鋼管到貨檢驗 ASTM A335 P9鋼管是煉化工程中常見的一種鉻鉬合金耐熱鋼管，因其在高溫下具有很高的強度、抗氧化性以及耐腐蝕性能，廣泛用于煉化裝置中許多高溫高壓、易燃易爆的場所。由于可以承受高達500-600℃的高溫，常用來作為加熱爐爐管或者電站鍋爐爐管。 1、鋼管使用前應按照要求核對其質量證明書、規格數量和標示，鋼管的質量證明文件中應包含制造廠名稱，合同號，產品標準號，鋼的牌號，爐號、批號和供貨合同規定的其他標示，品種、名稱及質量等級，交貨狀態、重量和件數，產品標準和供貨合同規定的各項檢驗結果，質量檢查部門的印記。 2、用于管道的P9鉻鉬合金耐熱鋼管執行SH3501-2011的相關規定。鋼管驗收合格后應做好相應合格標記，入庫存放時按照不同規格分別存放。 3、鋼管在使用前應核對材質、牌號和規格，進行外觀檢查，并符合以下條件： 1）表面不得有裂紋、折疊、發紋、夾層、結疤等缺陷。 2）表面銹蝕、凹陷劃痕及其他機械損傷的深度不應超過相應產品允許的厚度負偏差。 4、若規格表面存在損傷，允許進行修補，但修補后的減薄量不超過規格厚度允許的負偏差。
這類鋼的主要特點是工藝性好，淬火溫度低，熱處理變形小，強韌性好，并具有適當的耐磨性。如GD(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV（簡稱CH）、DS鋼等。GD鋼用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具有高的使用壽命。CH鋼的成分與日本的SX105V鋼相同，是一種火焰淬火鋼，常用于制做汽車等生產線上用的模具零件，火焰淬火時加熱模具刃口切料面，硬化層下又有一個高韌性的基體做襯墊，從而使模具獲得較高的使用壽命。DS鋼是一種沖擊冷作模具鋼，其沖擊韌性顯著優于常用的高韌性刀片用工具鋼6CrW2Si。 基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體化學成分相同的鋼。 美國、日本在七十年代初即研究過牌號為VascoMA、VascoMatrixI和MOD2的基體鋼，相當于M2和M36高速鋼的基體，但未得到廣泛的使用。我國研制了一些基體鋼，如65Cr4W3Mo2VNb（簡稱65Nb）、65W8Cr4VTi（簡稱LM1）65Cr5Mo3W2VSiTi（簡稱LM2）鋼等。這些基體鋼的主要特點是其含碳量稍高于基體的含碳量，以增加一次碳化物量和提高耐磨性，還加入少量的強碳化物形成元素鈮或鈦，以形成比較穩定的碳化物，阻止淬火加熱時晶粒的長大并改善鋼的工藝性能。這類基體鋼已較廣泛地用于制作冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等模具，特別適于難變形材料用的大型復雜模具，還可用做黑色金屬的溫熱擠壓模具。 為了改善Cr12型冷作模具鋼的碳化物偏析，提高其韌性，并進一步增加鋼的耐磨性，我國做了大量的研究工作，開發出不少新的鋼種，如LD、ER5和GM鋼等。在這些鋼中，適當降低了鉻含量以改善碳化物偏析，增加鎢、鉬和釩的含量以增加二次硬化的能力和提高耐磨性。與Cr12型冷作模具鋼比較，這類鋼的碳化物偏析有所改善，有較高的韌性。這類鋼比Cr12型冷作模具鋼有更好的耐磨性，因而制做的模具有更高的壽命，更適于高速沖床和多工位沖床的使用。 5CrNiMo鋼主要用做大中型鍛模。但其淬透性不夠高，回火穩定性也不高，其性能不能滿足大截面鍛模對性能的要求。3Cr2W8V鋼廣泛用做黑色和有色金屬熱擠壓模和Cu、Al合金的壓鑄模。這種鋼的熱穩定性高，使用溫度達650℃，但鎢系熱作模具鋼的導熱性低、冷熱疲勞性差。 我國在八十年代初引進國外通用的鉻系熱作模具鋼H13(4Cr5MoSiV1)，H13鋼有良好的冷熱疲勞性，在使用溫度不超過600℃時，代替3Cr2W8V鋼，模具壽命有大幅度提高，因此H13鋼迅速得到推廣應用，其產量已超過3Cr2W8V鋼。 為適應壓力加工新工藝、新設備對模具鋼在強韌性和熱穩定性方面更高的要求，我國研制了不少的新熱作模具鋼，主要有： 國內在八十年代，針對5CrNiMo鋼的淬透性不能滿足大截面錘鍛模的需要和使用溫度不超過500℃的問題，對國內外用鋼做過大量的分析對比和研究。研究工作表明，國外同類鋼5CrNiMoV中的Cr、Ni、Mo含量均高于國產5CrNiMo鋼，并含有少量的V，因而其淬透性和回火穩定性均高于國產5CrNiMo鋼，并建議選用5CrNiMoV鋼，用于制做大型、復雜的重載荷錘鍛模。 國內還開發了大截面熱鍛模具鋼5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi鋼，已獲得較廣泛的應用。與5CrNiMo鋼相比，這些鋼中的碳含量稍低，提高了Cr和Mo的含量并加入適當的V和Si，因之有高的淬透性和熱穩定性。45Cr2NiMoVSi鋼中的碳和硅，較之5Cr2NiMoVSi鋼，稍有降低，更適宜于做錘鍛模。這種鋼用于制造4000t以上機械壓力機鍛模和3t以上鍛錘模，使用壽命較5CrNiMo和5CrNiMoV提高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi鋼也是我國開發的一種熱鍛模用鋼，有高的使用壽命。 H13已是國內外廣泛使用的熱作模具鋼，在使用溫度不超過600℃時，有良好的冷熱疲勞性能，用做熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，有比較高的使用壽命。但H13鋼有較大的尺寸效應，國外采用爐外精練、高溫擴散退火、等向鍛造等工藝，以改善其尺寸效應，減小Cr和Mo的成分偏析，國內多采用電渣重熔等工藝。 我國研制了許多強韌性好、熱穩定性高的熱擠壓用熱作模具鋼。一些鋼是在國外鉬系3Cr3Mo3V鋼和鉻系H13鋼的基礎上發展起來，并在合金化方面有一定特色，如HMI(3Cr3Mo3W2V)、TM(4Cr3Mo2WMnVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等鋼。這些鋼在保持較好的強韌性條件下，具有高的其熱穩定性，分別用于制做熱擠壓模、精鍛模、有色金屬壓鑄模等，有良好的使用效果。 我國有關部門曾組織一些研究單位和使用單位，選擇了27種國內外應用和新研制成功的熱作模具鋼，對其基本力學性能、工藝性能和使用性能進行測試和對比，并提出了各類熱作模具的選材準則。 這類鋼在鋼廠經過充分鍛打后制成模塊，預先熱處理至要求的硬度（一般預硬至30~35RHC）后，供使用單位制模。P20（即3Cr2Mo）是國外使用廣泛的預硬塑料模具鋼，已列入我國合金工具鋼標準，八十年代以來已在我國一些工廠廣泛采用。718是瑞典生產的改型P20鋼，較P20有更高的淬透性，調質后可在大截面尺寸保持硬度均勻一致，亦在我國得到較廣泛地使用。 為了改善預硬塑料模具鋼的被切削性能，可加入易切削元素。美國、日本、德國都發展了一些易切削預硬鋼。國外易切削預硬鋼主要是S系，也有S-Se系、Ca系。但Se價格較貴。S系易切削鋼的各向異性較大，在截面增大時，硫化物的偏析比較嚴重。 我國研制了一些含硫易切削預硬塑料模具鋼，如8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）和S-Ca復合易切削塑料模具鋼5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）。5NiSCa鋼采用了S-Ca復合易切削系和噴射冶金技術，改善了硫化物的形態、分布和鋼的各向異性,在大截面中硫化物的分布仍比較均勻。5NiSCa鋼有高的淬透性和鏡面拋光性，模具硬度為35~45HRC時，可順利進行各種加工。 這種鋼不經調度處理，鍛、軋后可達到預硬硬度，有利于節約能源、降低成本、縮短生產周期。我國開發的這類鋼有：中碳錳硼系空冷貝氏體鋼、可用于制作塑料模和橡膠模；非調質塑料模具鋼2Mn2CrVTiSCaRe(FT),鋼中加入S、Ca、Re做為易切削元素，比S-Ca復合系易切削鋼有更好的切削性能；低碳MnMoVB系非調質貝氏體型大截面塑料模具鋼（B30），鋼中加入S、Ca作為易切削元素，工業試生產表明400mm厚板坯熱軋后空冷，硬度沿截面分布較均勻。 我國開發了幾種低鎳時效硬化鋼，這些鋼經調質后進行機械加工，再經時效，通過析出金屬間化合物提高硬度，熱處理后變形很小。時效硬化鋼適于制作高精度塑料模具、透明塑料用模具等。 這類鋼有25CrNi3MoAl、10Ni3Mn2AlCu（PMS）和06Ni6CrMoVTiAl等鋼。這些鋼經調質后，硬度為20~30HRC，可進行機械加工，再經時效，硬度可達38~42HRC。 塑料制品在以化學性腐蝕塑料為原料時，模具需具有防腐蝕性能，一般采用耐蝕鋼制造模具，此時還要求有較好的耐磨性。常用的鋼種為4Cr13(420)、9Cr18、17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是我國開發的一種耐蝕塑料模具鋼，有較好的綜合力學性能良好的抗蝕性。 硬質合金和鋼結硬質合金 硬質合金是用粉末冶金方法制造的一類復合材料。硬質合金的硬度很高、耐磨性好，有高的彈性模量和高的使用工作溫度。用于制作某些模具，模具使用壽命可提高數倍、數十倍以上。但硬質合金較脆，抗彎強度和韌性較差，且不能進行機械加工。硬質合金作為模具材料，主要用于拉絲模具、受沖擊力不大的冷擠和冷沖模具等。目前,我國已可生產各類牌號的硬質合金，基本上可以滿足國內市場的需要。 為了滿足制造集成電路板鉆孔用的微型鉆頭、計算機用的點陣打印針、精密工模具等的需要，近年來，各國都研制出一些微晶（WC晶粒小于1微米）和超細晶粒硬質合金（WC晶粒小于0.6微米）,傳統的硬質合金中，WC晶粒尺寸為1.3～1.5微米。超細晶粒硬質合金彌補了常規硬質合金的許多不足，擴大了其應用范圍，在制造耐磨耐沖擊工模等方面取得了良好的效果。我國一些研究單位和硬質合金廠已研制出多種牌號的微晶硬質合金和超細晶粒硬質合金。開發高性能超細晶粒硬質合金目前仍是硬質合金研究的熱點。 鋼結硬質合金是以碳化物為硬質相，鋼作粘接相形成的復合材料。鋼結硬質合金有良好的耐磨性，其強度和韌性一般高于硬質合金，并具有可熱處理性、可切削加工性、可鍛性和可焊性這樣一些工藝性能。模具是鋼結硬質合金的主要應用領域。我國于60年代開始研制這種材料，已研制成多種牌號的鋼結硬質合金，用作模具的鋼結硬質合金，硬質相主要用TiC和WC，鋼的基體主要采用低合金鉻鉬鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。鋼結硬質合金已用于制作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁摸、拉絲模、熱鐓模等。
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