萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对 于研究热疲劳裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生 后，每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
[0011] 每个试样经过8000次至35000次冷热循环后在裂纹最密集处沿横截面剖开，测量 裂纹深度。图2、图3分别是普通耐热钢和本发明2号钢的裂纹表面形貌及截面形貌。从表 面形貌比较可知，普通钢耐热钢的裂纹明显较本发明耐热疲劳合金钢粗大，并且形成数条 贯穿表面的主裂纹。可见本发明耐热疲劳合金钢热疲劳性能较普通钢耐热钢优越。
[001引从表1中数据和图2、图3中可W看出，在进行到18000次的时候，普通耐热钢热疲 劳裂纹在长度、宽度及深度等方面开始发展，但本发明2号钢尚未萌生裂纹；进行到25000 次时，普通耐热钢裂纹变得更加粗大，裂纹尖端的分枝继续择优扩展，且普通耐热钢裂纹的 缝隙内出现明显的氧化迹象；到35000次时，各个试样均出现裂纹并扩展，普通耐热钢裂纹 已达到9. 97mm，但本发明3号钢裂纹仅为0. 91mm。而且本发明2号钢裂纹扩展较为均衡， 主裂纹相对其他组织扩展较慢。两种材料的裂纹萌生、扩展如图2、3所示。
[001引 实施例3 在中频感应电炉中冶炼本发明耐热疲劳合金钢(记为3号钢），C为0. 2~0. 45wt%，化 为 16 ~18 wt%，Ni 为 18 ~20wt%，Μη 为 2 ~4wt%，W 为 2 ~4wt%，Mo 为 2 ~4wt%，Si 为 1. 5~2. 5wt%，N为0. 1~0. 4 wt%，复合稀±变质剂0. 8wt%，余量为铁。其冶炼工艺与普 通耐热钢相同，冶炼后德注成铸态试样，固溶处理温度为1080 - 112(TC，保温2小时后进行 空冷，时效温度为750 - 77(TC，保温2. 5小时，再降至650 - 67(TC，保温1小时，空冷。固 溶处理所用设备为箱式电组炉，时效加热采用的是井式电组炉。热处理后取样进行2(TC~ 80(TC冷热循环热疲劳实验，热疲劳性能见表1。
[0014] 采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样(如图1所示） 装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂 直运动，从而达到试样加热W及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温 度。试样在室温25Γ至80(TC之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。 调整并保持炉温80(TC，水温20°C (流动自来水)。快速加热试样。加热、冷却一次作为一 个循环，每次循环加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲 劳裂纹萌生的试样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，W 0. 1mm作为裂纹萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对 于研究热疲劳裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生 后，每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
[0015] 每个试样经过8000次至35000次冷热循环后在裂纹最密集处沿横截面剖开，测量 裂纹深度。从表1中数据可W看出，在进行到18000次的时候，普通耐热钢热疲劳裂纹在长 度、宽度及深度等方面开始发展，但本发明2号钢尚未萌生裂纹；进行到25000次时，普通耐 热钢裂纹变得更长；到35000次时，普通耐热钢裂纹已达到9. 97mm，但本发明3号钢裂纹仅 为 1. 12mm。
[0016] 表1热疲劳实验数据
【主权项】
1. 一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，其特征为，复合稀土变质剂成 分为，CelO ~15wt%、LalO ~15wt%、Yb7 ~9wt%、Dy 6 ~8wt%、Nd 4 ~6wt%、Ho 3 ~5wt%、Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr 为 8 ~16wt%、Ti2 ~4wt%, V2 ~4wt%,W 1 ~3wt%、 Bal~3wt%、余为铁；所述复合变质剂为块状合金，熔点范围1100~1300°C，复合变质剂加 入量范围为〇. 3~0. 8wt%。2. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Ce成分可 优选为：12~13wt%。3. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，La成分可 优选为：12~13wt%。4. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Yb成分可 优选为：7· 5~8. 5wt%。5. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Dy成分可 优选为：6· 5~7. 5wt%。6. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Nd成分可 优选为：4· 5~5. 5wt%。7. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Ho成分可 优选为：3· 5~4. 5wt%。8. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂， Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr 成分可优选为：11 ~13wt%。9. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，Ti成分可 优选为：2· 5~3. 5wt% ;V成分可优选为：2· 5~3. 5wt% ;W成分可优选为：2~2. 5wt% ; Ba成分可优选为：2~2. 5wt%。10. 根据权利要求1所述一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，复合变 质剂加入量范围优选为：〇. 6wt%。
【专利摘要】一种提高耐热合金钢热疲劳性能的复合稀土变质剂，属于耐热钢技术领域，其特征为，复合稀土变质剂成分为，Ce10～15wt％、La10～15wt％、Yb7～9wt％、Dy6～8wt％、Nd4～6wt％、Ho3～5wt％、Y+Tb+Gd+Er+Tm+Lu+Sc+Pr为8～16wt%、Ti2～4wt%，V2～4wt%，W1～3wt%、Ba1～3wt%、余为铁。所述复合变质剂为块状合金，熔点范围1100～1300℃，复合变质剂加入量范围为0.3～0.8wt%。
【IPC分类】C22C30/00
【公开号】CN105586525
【申请号】CN201410565644
【发明人】司松海, 李晓薇, 齐克尧, 陆松华
【申请人】镇江忆诺唯记忆合金有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月22日