低合金耐热钢,最常用的是Cr-Mo以及Cr-Mo基多合金耐热钢。这些耐热钢具有很好的抗氧化性、热强性、抗硫腐蚀和抗氢腐蚀性能,在电站、核动力装置、石油精炼设备、加氢裂化装置、合成化工容器、宇航器械以及其他高温加工设备中获得广泛应用。随着耐热钢的应用领域越来越广泛,其配套焊材的需求量也日益增加。耐热钢焊缝需要具有优良的高温强度、韧性和抗蠕变性,因此对其配套焊材也提出了较高的要求。江苏省沙钢钢铁研究院针对1.25Cr-0.5Mo耐热气保焊丝钢进行了研究,通过连续冷却转变曲线和现场试制确定了盘条的轧制工艺,获得了一种性能良好的低合金耐热焊丝钢盘条。
该公司采用的焊丝钢的化学成分为(质量分数):C0.10;Si0.56;Mn1.14;P0.015;S0.008;Cr1.30;Mo0.55;As0.0061;Sn0.0047;Sb0.0029;O0.0016;N0.0025;其余为Fe。
经试验发现,1000℃和950℃保温、应变60%后在不同冷却速率下(从0.1℃/s到0.8℃/s)得到的相转变组织均为铁素体+马氏体的两相组织。当变形温度为950℃时,随着冷速增加,所获组织中马氏体含量和尺寸变化不明显,硬度从182HV增加至202HV。变形温度从1000℃降低到950℃时,马氏体尺寸减小。据此,将盘条轧制时的精轧温度定为950℃。在这个轧制温度下,所获组织对冷速变化不敏感,这样就可拓宽盘条轧制时冷却的工艺窗口,有利于保证斯太尔摩冷却线上盘卷边部和中部组织的均匀性,便于盘条拉拔制丝。考虑到现场生产效率,实际生产中将保温罩全部关闭,使盘条冷速控制在0.3℃/s~0.8℃/s。另外,将吐丝温度控制在870~890℃,使盘条在进入保温罩之前温度能略高于铁素体相变起始温度800℃;控制盘条出保温罩的温度低于铁素体相变结束温度,即低于700℃,可使盘条在保温罩中发生的铁素体相变更加充分。盘条抗拉强度为770~830MPa,拉拔深加工时未发生断丝。
将所得的盘条拉拔制成直径1.2mm焊丝后进行熔敷金属试验。母材选用20mm厚的14Cr1MoR钢板,坡口采用45°V形;焊接电流、电压和速度分别为(300±30)A、(30±3)V和(33.0±6)cm/min,保护气体(体积分数)为80%Ar+(10%~20%)CO2,预热及层间温度控制在135~165℃,焊后立即进行620℃×1h的回火处理。熔敷金属的组织主要为回火贝氏体,碳化物弥散分布在铁素体基体上。
对焊丝熔敷金属性能的检测表明,熔敷金属的各项力学性能均满足AWSA5.28标准的各项要求,抗拉强度为624MPa,伸长率为21.2%,0℃和20℃冲击功分别为62J和122J,说明低温冲击韧性优异。对熔敷金属0℃和20℃冲击断口进行扫描电镜观察显示,0℃冲击断口由部分纤维区和大部分放射区组成,放射区主要是解理断口,有明显的河流状花样,在解理区之间存在一些由韧窝组成的延性脊;20℃冲击断口纤维区(韧性断裂)区域面积较大,呈典型的韧窝形貌。