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【案例3】高中压联合转子偏析
1.案例描述
某锻件供应商于20世纪末立项研制，21世纪初开发成功，2004年至2015年为用户稳定生产的25Cr2NiMo1V高低压联合转子锻件从2016年以后陆续出现质量问题，主要是低压侧韧性（FATT50）达不到标准要求（见表2-5），部分转子高压侧高温持久达不到标准要求（见表2-6），严重制约了产品的交货，给用户造成了极大的损失。
表2-5 高低压联合转子机械性能要求
表2-6 高低压联合转子高温持久要求
2.原因分析
通过对数只高低压联合转子锻件低压侧冲击试样的金相检测发现，基本上都不同程度地存在着带状组织（见图2-10）。
图2-10 某高低压联合转子低压侧金相组织（50×）
带状组织（也称为带状偏析）的存在使得负偏析区含有较少的合金元素，导致过冷奥氏体稳定性降低，在连续冷却转变过程中于贝氏体转变区的上部发生转变而形成低韧性的上贝氏体；而处于正偏析区的过冷奥氏体因合金含量高而稳定性好，可以转变成高韧性的下贝氏体。因此，带状偏析是影响低压侧冲击韧性和FATT50不合格的主要原因。
3.对策
为了减轻偏析，对化学成分进行了调整（见表2-7），适当降低促进偏析的元素、提高增加韧性的元素。
表2-7 25Cr2NiMo1V高低压联合转子调整化学成分（质量分数）（单位：%）
为了进一步提高韧性，对锻造和热处理工艺进行了优化。锻造的主变形过程由“两次镦粗+两次KD拔长”改为“一次KD拔长+镦粗+KD拔长”，主变形加热温度为1250～1270℃。预备热处理调整为“两次正火+退火+回火”，性能热处理增加了低压侧的冷却强度。
经过综合治理，消除了25Cr2NiMo1V钢高低压联合转子锻件的带状组织（见图2-11），机械性能满足用户要求。