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30Cr11Mo1V汽轮机转子钢缺陷性质分析
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-07-02
超临界汽轮机高中压转子的制造多采用30Cr11Mo1V材质，该材质属于典型的耐热合金钢，具有高温强度高和淬透性强等显著特点。
某公司一根材质为30Cr11Mo1V的高中压转子，在无损检测时发现轴身心部约（Φ180×1580)mm范围内有Φ1.6mm的密集性缺陷，致使该转子报废。为确定缺陷性质，找出致废原因和提出改进措施，采用金相高低倍及扫描电镜断口、成分分析相结合的手段，分析确认30Cr11Mo1V高中压转子的缺陷性质。
检测分析结果表明，30Cr11Mo1V高中压转子的缺陷性质为疏松。疏松是钢锭最后凝固部分的残留液体金属，由于温度梯度小同时凝固，晶粒之间和枝晶之间形成细小通道，是使外部液体金属很难通过，无法给予补缩的结果。在锻造时，如果锻比不足，锻压变形方案不佳，或相对送进量过小、过大，无法形成高塑性和三向压应力两个基本条件时，钢锭中的疏松因未能锻合而保留在锻件内部，即形成未锻合疏松缺陷。疏松产生原因大致如下：
1）钢锭质量。大型转子锻件直接用钢锭作坯料，因此钢锭质量的好坏直接决定锻件质量。在确定钢锭锭型及钢液的浇注温度后，在整个浇注过程中，锭身的注速要快，冒口的注速要慢，以达到充分补缩的作用。
2）锻比不当。对于转子类锻件而言，镦粗只会使拔长锻比增加。当钢锭拔长锻比已经大于5时，想通过镦粗来提高横向力学性能是徒劳的。其结果是锻造显微组织更加明显，造成横向力学性能急剧下降，造成锻件各向异性。
锻压变形方案。实际操作时，为获得与下道拔长工序相配合的较好效果，使全部空洞都得到锻合，采用平砧镦粗为好，镦粗前的高径比为1.5～2.0较为合适。
因此可以采取以下预防措施来防止疏松缺陷的产生：
1）正确合理的冶炼工艺和整个冶炼操作过程的完美结合，可以确保钢锭纯净、致密，以便在锻造过程中不会因为钢锭本身质量问题而产生难以锻合的孔洞性缺陷。
2）锻比大小是确保锻造效果和获得高质量锻件的重要因素之一。因此合理选择锻造比，可以使钢锭内部缺陷被压合，树枝晶被打碎，晶粒显著细化，力学性能得到提高，保证锻造流线适宜，不会造成各向异性。
3）大型转子锻造需要利用现有设备的有限压力来压实、焊合疏松和孔洞等缺陷。通过选择合理的砧形、砧宽、压下量、变形速度、砧宽与坯料的高度比、错砧方式、钢锭形状以及锻造温度、传热条件、变形速率等锻造参数来保证锻件质量，防止疏松缺陷，提高工效，达到提高产品质量的目的。
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