(南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，南京 211816)

0 引言

加氫反應(yīng)器是現(xiàn)代煉油工業(yè)中的核心設(shè)備，它主要用于加氫精制、加氫裂化、催化重整以及渣油加氫液化、加氫改質(zhì)等工藝過(guò)程。加氫反應(yīng)器長(zhǎng)期在高溫高壓環(huán)境下工作，接觸介質(zhì)為氫氣及硫化氫等腐蝕性物質(zhì)，使用環(huán)境比較惡劣[1-2]。傳統(tǒng)的加氫反應(yīng)器制造材料為2.25Cr-1Mo系列鋼，隨著加氫工藝技術(shù)的發(fā)展，所需的加氫反應(yīng)器的尺寸越來(lái)越大，對(duì)加氫反應(yīng)器的使用要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的Cr-Mo鋼已不能滿足需求[3]，因此，新型加氫反應(yīng)器用材2.25Cr-1Mo-0.25V鋼在此基礎(chǔ)上被開(kāi)發(fā)制造出來(lái)。2.25Cr-1Mo-0.25V 鋼中V元素的添加，提高了晶界強(qiáng)度、增加了晶界的結(jié)合力，同時(shí)通過(guò)微合金化提高了鋼的淬透性[4],它與傳統(tǒng)2.25Cr-1Mo鋼相比，有更高的強(qiáng)度和韌性，更好的抗蠕變性能和抗氫脆、氫腐蝕的能力，我國(guó)在1999年成功開(kāi)發(fā)和研制出2.25Cr-1Mo-0.25V鋼材料[5]。由于加氫反應(yīng)器的操作溫度處于2.25Cr-1Mo-0.25V鋼的回火脆性溫度(375～575 ℃)范圍內(nèi)，即材料會(huì)發(fā)生回火脆化[6]。因此,為了防止加氫反應(yīng)器的破裂失效事故，對(duì)于加氫反應(yīng)器用2.25Cr-1Mo-0.25V 鋼母材及焊縫回火脆化的研究是非常必要的。

大量研究表明，2.25Cr-1Mo-0.25V鋼材料的回火脆性主要是由于雜質(zhì)原子在晶界偏析所致。Song等[7]通過(guò)對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊縫步冷試驗(yàn)前后的研究，認(rèn)為材料發(fā)生回火脆化

的原因主要是晶界處磷元素和碳化物的偏析造成的;Taniguchi等[8]認(rèn)為2.25Cr-1Mo-V鋼焊縫金屬的回火脆化是由于原γ晶界中M7C3等粗碳化物的增加而促進(jìn)的(M7C3的增加會(huì)擴(kuò)大脆化區(qū)，促進(jìn)材料晶間脆化);Jiang等[9]研究了回火過(guò)程中2.25Cr-1Mo-0.25V鋼沖擊韌性的變化，回火初期組織結(jié)構(gòu)中M-A成分和粒狀貝氏體中細(xì)小針狀VC沉淀是造成材料強(qiáng)度高、沖擊韌性低的主要原因;宋立平等[10]對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V 鋼焊縫的回火脆化進(jìn)行了研究，認(rèn)為焊縫回火脆性較高的原因是由于焊縫中合金元素Si和Mn含量較高以及P在晶界上的偏析引起的；Jiang等[11]對(duì)回火過(guò)程中2.25Cr-1Mo-0.25V 鋼殘余奧氏體分解對(duì)材料性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，在回火過(guò)程中，殘余奧氏體分解為粗M23C6碳化物和鐵素體，這些粗碳化物分布在碳化物團(tuán)邊界會(huì)引發(fā)裂紋，降低了2.25Cr-1Mo-0.25V鋼的沖擊韌性。

本文對(duì)不同脆化狀態(tài)下的2.25Cr-1Mo-0.25V 鋼母材和焊縫進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，通過(guò)分析母材和焊縫在不同脆化狀態(tài)下的韌脆轉(zhuǎn)變溫度及脆化度，研究母材和焊縫的回火脆化性能。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料取自某公司的2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊接件，該焊接件尺寸為270 mm×380 mm×430 mm。該焊接件的熱處理工藝如表1所示，焊接工藝參數(shù)如表2所示，試板焊縫坡口如圖1所示。

表1 焊接件熱處理工藝

表2 焊接工藝參數(shù)

圖1 試板坡口示意

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫進(jìn)行回火脆化試驗(yàn)，主要采用以下試驗(yàn)方法。

(1)步冷試驗(yàn)。

為評(píng)定母材和焊縫的回火脆性，采用API 934[12]規(guī)范中關(guān)于對(duì)材料進(jìn)行步冷試驗(yàn)的要求，得到步冷前后材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線，獲得步冷試驗(yàn)前后材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)材料回火脆性進(jìn)行評(píng)定。步冷工藝曲線如圖2所示。

圖2 步冷工藝曲線

(2)脫脆試驗(yàn)。

采用脫脆工藝，將2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫以50 ℃/h的加熱速度均勻加熱到630 ℃，保溫4 h，然后空氣冷卻。脫脆目的是為了恢復(fù)回火脆化后材料的韌性，進(jìn)一步研究母材和焊縫金屬的回火脆化性能。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法選擇研究

在沖擊功和纖維斷面率曲線的回歸中，夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)得到的韌脆轉(zhuǎn)變曲線具有典型的特征分區(qū)，即上平臺(tái)區(qū)、下平臺(tái)區(qū)和溫度轉(zhuǎn)變區(qū)。在低溫下，鋼材呈脆性狀態(tài)，沖擊功值很低，出現(xiàn)下平臺(tái)區(qū)；在韌脆轉(zhuǎn)變溫度附近，沖擊功值迅速增加，高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度后，鋼材逐漸變成完全塑性狀態(tài)，出現(xiàn)上平臺(tái)區(qū)[13]。由于沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性與隨機(jī)性較大，因此對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤差較小的分析處理是非常必要的。

文獻(xiàn)[14]指出Boltzmann函數(shù)可以有效地對(duì)沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合與優(yōu)化，具有一定的科學(xué)性與實(shí)用性。Boltzmann函數(shù)的表達(dá)式如下：

(1)

式中AKV——沖擊功，J；

T——溫度，℃。

當(dāng)溫度T不斷增加時(shí)(趨于+∞)，AKV=A2，A2稱作上平臺(tái)；當(dāng)溫度T不斷減小時(shí)(趨于-∞)，AKV=A1，A1稱作下平臺(tái)。

API 579[15]規(guī)范中給出了夏比V型沖擊缺口轉(zhuǎn)變溫度曲線方程——雙曲正切方程，用以確定夏比沖擊能量與試驗(yàn)溫度的關(guān)系。雙曲正切方程的表達(dá)式如下：

(2)

其中:

(3)

(4)

式中CV——沖擊功，J；

T——試驗(yàn)溫度，℃；

CV-US——上平臺(tái)沖擊功，J;

CV-LS——下平臺(tái)沖擊功，J。

本文將對(duì)這兩種數(shù)據(jù)回歸方法得出的結(jié)果進(jìn)行分析討論。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫化學(xué)成分與力學(xué)性能

采用全譜直讀光譜儀，按照GB/T 4336—2016[16]對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果如表3所示。對(duì)原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫進(jìn)行力學(xué)拉伸試驗(yàn)，得到的力學(xué)拉伸性能如表4所示。

表3 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫的化學(xué)成分 %

表4 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫的力學(xué)性能

2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫的化學(xué)成分與力學(xué)性能均滿足ASME規(guī)范中Case 2098-2[17]的要求。

通常采用J,X系數(shù)來(lái)分別評(píng)價(jià)母材和焊縫的回火脆化敏感性，API 934[12]中規(guī)定J,X系數(shù)應(yīng)滿足：

J=(Si+Mn)×(P+Sn)×104≤100

X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100≤15ppm

通過(guò)計(jì)算，得到原始態(tài)母材的J系數(shù)為61，原始態(tài)焊縫的X系數(shù)為9，其中焊縫(Mn+Si)的含量小于1.1%，原始態(tài)母材和焊縫的回火脆化敏感性滿足規(guī)范要求。

2.2 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫沖擊功分析

將2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫供貨態(tài)定義為原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫；經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后的原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫定義為步冷態(tài)母材和步冷態(tài)焊縫；經(jīng)過(guò)脫脆試驗(yàn)后的原始態(tài)母材和原始態(tài)焊縫定義為脫脆態(tài)母材和脫脆態(tài)焊縫；經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后的脫脆態(tài)母材和脫脆態(tài)焊縫定義為脫脆步冷態(tài)母材和脫脆步冷態(tài)焊縫。

對(duì)原始態(tài)、步冷態(tài)、脫脆態(tài)和脫脆步冷態(tài)4種狀態(tài)下的2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，得到了母材和焊縫試驗(yàn)溫度與沖擊功關(guān)系曲線，如圖3,4所示。

(a)原始態(tài)和步冷態(tài)

(b)原始態(tài)和脫脆態(tài)

(c)脫脆態(tài)和脫脆步冷態(tài)

(d)4種狀態(tài)

圖3 不同狀態(tài)下母材試驗(yàn)溫度與沖擊功曲線

(a)原始態(tài)和步冷態(tài)

(b)原始態(tài)和脫脆態(tài)

(c)脫脆態(tài)和脫脆步冷態(tài)

(d)4種狀態(tài)

圖4 不同狀態(tài)下焊縫試驗(yàn)溫度與沖擊功曲線

由沖擊功與試驗(yàn)溫度曲線可以得到?jīng)_擊功為54.2 J時(shí)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)溫度，這個(gè)溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度vTr54.2。韌脆轉(zhuǎn)變溫度是材料由韌性斷裂過(guò)渡到脆性斷裂的溫度，通過(guò)材料脆化前后韌脆轉(zhuǎn)變溫度的增量來(lái)描述材料的脆化程度。母材和焊縫在不同狀態(tài)下的韌脆轉(zhuǎn)變溫度見(jiàn)表5。

表5 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫 不同狀態(tài)下韌脆轉(zhuǎn)變溫度

由圖3(a)可以看出，原始態(tài)母材在經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)之后韌脆轉(zhuǎn)變溫度降低，材料發(fā)生脫脆，步冷試驗(yàn)沒(méi)有使母材發(fā)生脆化。為了進(jìn)一步研究母材的回火脆性，對(duì)母材進(jìn)行脫脆試驗(yàn)。由圖3(b)可以看出，原始態(tài)母材在脫脆試驗(yàn)之后發(fā)生了較高程度的脫脆，說(shuō)明原始態(tài)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材已經(jīng)具有一定程度的脆化，脆化度受到材料制造過(guò)程中熱處理工藝的影響。由圖3(c)可以看出，將經(jīng)過(guò)脫脆后的母材再進(jìn)行步冷試驗(yàn)之后，母材脆化量很小。由圖3(d)可以看出，步冷試驗(yàn)沒(méi)有使原始態(tài)母材和脫脆態(tài)母材發(fā)生明顯的脆化，所以基于步冷試驗(yàn)后材料的沖擊試驗(yàn)結(jié)果可以判定，母材抗回火脆化性能較好，步冷試驗(yàn)無(wú)法促進(jìn)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材的回火脆化。

圖4(a)示出原始態(tài)和步冷態(tài)焊縫的韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線，原始態(tài)焊縫在步冷試驗(yàn)之后發(fā)生了一定的脆化。為了進(jìn)一步研究焊縫的回火脆性，對(duì)焊縫金屬進(jìn)行脫脆試驗(yàn)。由圖4(b)和表5可以看出，原始態(tài)焊縫韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-34.88 ℃，脫脆態(tài)焊縫韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-83.61 ℃，焊縫發(fā)生很大程度的脫脆，焊縫金屬對(duì)熱處理的敏感性較高。對(duì)脫脆后的焊縫進(jìn)行步冷試驗(yàn)后(如圖4(c)所示)，焊縫發(fā)生脆化，且脆化程度較大，步冷試驗(yàn)有效促進(jìn)了焊縫的脆化。圖4(d)示出焊縫在4種狀態(tài)下的試驗(yàn)溫度與沖擊功曲線，相對(duì)于母材，焊縫經(jīng)過(guò)不同熱處理之后的 vTr54.2變化較大，焊縫的敏感性較高。

API 934規(guī)范中用“vTr54.2+2.5ΔvTr54.2≤10 ℃”作為材料回火脆化傾向性評(píng)定試驗(yàn)的判定依據(jù)，其中ΔvTr54.2為經(jīng)過(guò)焊后熱處理和步冷試驗(yàn)熱處理的材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度vTr54.2的變化量。

對(duì)于母材，vTr54.2+2.5ΔvTr54.2= -60.875 ℃；

對(duì)于焊縫，vTr54.2+2.5ΔvTr54.2= -15.18 ℃，母材的值遠(yuǎn)低于焊縫的值。因此對(duì)于母材和焊縫來(lái)說(shuō)，相同的脆化條件下，焊縫的脆化敏感性更高，焊縫更易發(fā)生回火脆化。

2.3 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫纖維斷面率分析

除了用韌脆轉(zhuǎn)變溫度vTr54.2作為衡量材料回火脆化程度的指標(biāo)，另一種是采用沖擊試樣纖維斷面率來(lái)表示，沖擊試樣纖維斷面率為50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)溫度，作為材料的斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度，即FATT。GB/T 12778—2008[18]中給出了纖維斷面率的定義以及沖擊試樣斷口纖維斷面率的分析測(cè)量方法。本文采用VHX-950F三維數(shù)字顯微系統(tǒng)對(duì)沖擊試樣斷口進(jìn)行分析，給出了2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫在不同狀態(tài)下試驗(yàn)溫度與纖維斷面率關(guān)系曲線，如圖5,6所示。

(a)原始態(tài)和步冷態(tài)

(b)原始態(tài)和脫脆態(tài)

(c)脫脆態(tài)和脫脆步冷態(tài)

(d)4種狀態(tài)

圖5 不同狀態(tài)下母材試驗(yàn)溫度與纖維斷面率曲線

(a)原始態(tài)和步冷態(tài)

(b)原始態(tài)和脫脆態(tài)

(c)脫脆態(tài)和脫脆步冷態(tài)

(d)4種狀態(tài)

圖6 不同狀態(tài)下焊縫試驗(yàn)溫度與纖維斷面率曲線

經(jīng)過(guò)對(duì)母材和焊縫沖擊試樣斷口形貌的分析，得到了母材和焊縫在不同狀態(tài)下的FATT值，如表6所示。通過(guò)觀察母材和焊縫試驗(yàn)溫度與纖維斷面率曲線可以看到，母材和焊縫斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度曲線與韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線趨勢(shì)大致相同，沖擊功值與纖維斷面率對(duì)應(yīng)。

表6 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材及焊縫 不同狀態(tài)下的FATT

由圖3(a)和圖5(a)可看出，原始態(tài)與步冷態(tài)母材沖擊功曲線和纖維斷面率曲線交叉，采用沖擊功確定的韌脆轉(zhuǎn)變溫度作為材料脆化度，原始態(tài)母材在步冷試驗(yàn)之后，ΔvTr54.2=-5.93 ℃，材料發(fā)生脫脆；采用纖維斷面率確定的韌脆轉(zhuǎn)變溫度作為材料脆化度，結(jié)論則相反，原始態(tài)母材在步冷試驗(yàn)之后，ΔvTr54.2=3.94 ℃，材料發(fā)生脆化。由圖3(c)和圖5(c)可以看出，對(duì)于脫脆態(tài)母材與脫脆步冷態(tài)母材也是一樣，脫脆態(tài)母材步冷之后vTr54.2升高，ΔvTr54.2=1.81 ℃，材料出現(xiàn)脆化；FATT降低，ΔFATT=-2.5 ℃，材料出現(xiàn)脫脆。原始態(tài)和脫脆態(tài)母材在經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)之后，都出現(xiàn)了脆化結(jié)論不一致的現(xiàn)象，其脆化度ΔvTr54.2與ΔFATT的值都較小。數(shù)據(jù)分析表明，沖擊功與FATT數(shù)據(jù)分散性較大，而且材料脆化或脫脆的程度較低，導(dǎo)致不同的評(píng)定方法產(chǎn)生不同的結(jié)論。

由表6可以看出，原始態(tài)焊縫在步冷試驗(yàn)之后FATT值升高，材料發(fā)生脆化；原始態(tài)焊縫在脫脆試驗(yàn)后FATT值降低，材料發(fā)生脫脆；脫脆態(tài)焊縫進(jìn)行步冷試驗(yàn)后，F(xiàn)ATT值升高，材料發(fā)生脆化，這與之前焊縫得到的vTr54.2值的規(guī)律一致。由于焊縫材料的回火脆化較為顯著，各種條件下，回火脆化度一致。

表7列出母材和焊縫在不同狀態(tài)下的韌脆轉(zhuǎn)變溫度及脆化度，原始態(tài)母材在經(jīng)過(guò)脫脆試驗(yàn)之后vTr54.2下降了14.57 ℃，F(xiàn)ATT下降了4.44 ℃；原始態(tài)焊縫在經(jīng)過(guò)脫脆試驗(yàn)之后vTr54.2下降了48.73 ℃，F(xiàn)ATT下降了37.41 ℃，可以看出母材和焊縫的脆化主要是由于回火脆化產(chǎn)生的，ΔFATT比ΔvTr54.2約高10 ℃。

表7 母材和焊縫在不同狀態(tài)下轉(zhuǎn)變溫度及脆化度℃

2.4 2.25Cr-1Mo-0.25V鋼回火脆性的比較分析

文獻(xiàn)[19]中對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼筒體材料進(jìn)行了回火脆化分析，選取了筒體上4組不同厚度處切向和軸向位置的材料，對(duì)步冷前后4組試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)回火脆化評(píng)定分析，得到4組試樣的ΔvTr54.2分別為-4，3，-3,-5 ℃。由此可以看出，筒體不同位置處的材料在經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后，3組試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度降低，材料發(fā)生脫脆，但是脆化度很小；1組試樣發(fā)生脆化，但是脆化不顯著。

通過(guò)對(duì)已有文獻(xiàn)的結(jié)果分析，對(duì)比本文對(duì)于母材回火脆化分析顯示，2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材金屬經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后出現(xiàn)脫脆或脆化狀態(tài)，但是回火脆化不明顯，脆化或脫脆程度都較低，說(shuō)明2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材的抗回火脆化性能提高。

文獻(xiàn)[20]研究了2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊接接頭的回火脆性，通過(guò)對(duì)焊縫金屬進(jìn)行步冷試驗(yàn)，得到了焊縫步冷前后的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，步冷前vTr54.2=-49 ℃，步冷后vTr54.2=-43 ℃，步冷試驗(yàn)后焊縫發(fā)生脆化，脆化度ΔvTr54.2=6 ℃；文獻(xiàn)[21]對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊縫進(jìn)行了步冷脆化分析，通過(guò)沖擊試驗(yàn)得到了焊縫步冷前后的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的增量為6.9 ℃，步冷試驗(yàn)促進(jìn)了焊縫的脆化。本文中2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊縫步冷前后的脆化度ΔvTr54.2=7.88 ℃，焊縫在經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后的脆化度與已有文獻(xiàn)基本一致。

2.5 回歸方法比較分析

沖擊功與試驗(yàn)溫度和纖維斷面率與試驗(yàn)溫度關(guān)系曲線的擬合回歸對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，選用較為準(zhǔn)確、誤差較小的回歸方法尤為重要。現(xiàn)采用兩種常見(jiàn)的回歸函數(shù)對(duì)沖擊功與試驗(yàn)溫度和纖維斷面率與試驗(yàn)溫度關(guān)系進(jìn)行曲線擬合與回歸，一種是前人在不斷試驗(yàn)與分析中探索出的具有科學(xué)性的回歸函數(shù)——Boltzmann函數(shù)；另一種是API 579[15]規(guī)范中給出的回歸函數(shù)——雙曲正切函數(shù)。利用這兩種回歸方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，得到母材和焊縫的韌脆轉(zhuǎn)變溫度及FATT如表8所示。

由表8可以看出，Boltzmann函數(shù)和雙曲正切函數(shù)回歸得到的vTr54.2和FATT值幾乎相等。將式(3)，(4)代入雙曲正切函數(shù)式(2)中進(jìn)行變換與化簡(jiǎn)，結(jié)果如下:

(5)

由式(2)和式(5)可以看出，Boltzmann函數(shù)與雙曲正切函數(shù)的表達(dá)形式幾乎一致，文獻(xiàn)[22]和API 579[15]分別給出了這兩個(gè)函數(shù)的曲線特征，如圖7所示?？梢钥闯觯p曲正切函數(shù)的C值是Boltzmann函數(shù)對(duì)應(yīng)參數(shù)的2倍，由此可以得到這兩個(gè)回歸函數(shù)是完全等同的，只是表達(dá)形式不一樣。因此，Boltzmann函數(shù)與雙曲正切函數(shù)回歸得到的數(shù)據(jù)具有一致性，對(duì)于沖擊功與試驗(yàn)溫度以及纖維斷面率與試驗(yàn)溫度關(guān)系的擬合都具有較高的準(zhǔn)確性。

表8 兩種回歸函數(shù)得到的母材和焊縫的韌脆轉(zhuǎn)變溫度及FATT ℃

(a)Boltzmann函數(shù)曲線特征 (b)雙曲正切函數(shù)曲線特征

圖7 兩種函數(shù)韌脆轉(zhuǎn)變溫度回歸曲線

3 結(jié)論

(1)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)和脫脆態(tài)母材經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后，由于vTr54.2和FATT數(shù)據(jù)的分散性較大等因素，導(dǎo)致原始態(tài)母材和脫脆態(tài)母材在步冷試驗(yàn)前后的脆化度不一致，使得母材出現(xiàn)脫脆或脆化兩種趨勢(shì)。這是由于材料脆化度不顯著，步冷試驗(yàn)沒(méi)有使母材產(chǎn)生明顯的脆化，說(shuō)明了2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材對(duì)于步冷試驗(yàn)的敏感性較小，母材的抗回火脆化性能較好。

(2)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼原始態(tài)焊縫經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后，vTr54.2升高了7.88 ℃，F(xiàn)ATT升高了12.12 ℃；脫脆態(tài)焊縫經(jīng)過(guò)步冷試驗(yàn)后，vTr54.2升高了22.98 ℃，F(xiàn)ATT升高了32.5 ℃，步冷試驗(yàn)有效促進(jìn)了2.25Cr-1Mo-0.25V鋼焊縫的脆化。

(3)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼母材和焊縫在原始態(tài)下，母材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度遠(yuǎn)低于焊縫的韌脆轉(zhuǎn)變溫度；通過(guò)計(jì)算步冷脆化傾向評(píng)定值來(lái)看，母材為-60.875 ℃，焊縫為-15.18 ℃，母材的值遠(yuǎn)低于焊縫的值，即焊縫的回火脆性高于母材的回火脆性，在相同的脆化條件下，焊縫更易發(fā)生脆化。

(4)通過(guò)對(duì)Boltzmann函數(shù)和雙曲正切函數(shù)數(shù)據(jù)回歸結(jié)果及曲線特征的分析，發(fā)現(xiàn)Boltzmann函數(shù)和雙曲正切函數(shù)是同一數(shù)學(xué)模型的不同表達(dá)式，對(duì)于沖擊功與試驗(yàn)溫度和纖維斷面率與試驗(yàn)溫度關(guān)系的回歸都具有簡(jiǎn)單便捷、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。