博一建材讯：添加某些合金元素是提高钢材抗高温蠕变性能的有效方法，该技术在锅炉、核能工业管道钢中被广泛应用。文献报道的材料蠕变测试研究温度一般在400℃以上，且加载应力大，应力接近材料的屈服强度。而称重传感器、仪表等精密仪器的弹性元件要求具有优良的滞弹性能，比如滞后和弹性蠕变，滞弹越小越好。这些仪器的使用温度在室温附近，弹性元件加载应力在材料弹性极限附近，远低于材料屈服强度。2Cr13不锈钢是常用的弹性元件，但具有较明显的应力腐蚀开裂倾向，既降低了弹性元件的使用寿命，又限制了2Cr13钢弹性元件的推广使用。因此，在前期研究的基础上，设计开发了新钢种2Cr13V。特别研究了V元素对2Cr13钢抗弹性蠕变和应力腐蚀开裂性能的影响。
试验用2Cr13V钢和2Cr13钢的化学成分（质量分数，%）见表1。两种材料热处理工艺相同，均为1020℃淬火加热保温70min，310℃回火90min，油冷。慢应变速率试验（SSRT）所用试验机型号为SERT-5000-D9H，腐蚀介质为NACE溶液，即5%NaCl+0.5%HAc溶液（pH=2.8～4.0）。试验条件：常温、常压，应变速率为0.5×10-5s-1。每种材料有两个样品，试验时一个试样在空气中测试，另一个试样在腐蚀介质中测试。试样断裂后用JSM27001F型扫描电镜（SEM）观察裂纹扩展特征和断口形貌。传感器测试力机为净重式，型号：JZL-1000，测试精度0.005%。弹性蠕变测试温度分别为20、40、-10℃，力机温箱内温差＜±0.3℃，每个温度点蠕变测试加载时间30min。蠕变测试前弹性体用10kN预压3次，预压完成后在每个测试温度分别保温4h。
表1 试验钢的化学成分（质量分数，%）
试验材料
C
Si
Mn
Cr
V
P
S
Fe
2Cr13钢
0.20
0.29
0.40
12.1
-
0.01
0.01
余量
2Cr13V钢
实际
0.18
0.48
0.52
13.46
0.12
0.01
0.01
余量
设计
0.17～0.22
≤1.0
≤1.0
12.0～14.0
0.07～0.12
≤0.035
≤0.030
余量
表2 试验钢的力学性能
试验钢
σb/MPa
σ0.2/MPa
δ/%
ψ/%
硬度/HRC
2Cr13钢
1447
1103
12.7
47.2
43.5
2Cr13V钢
1407
1113
13.2
53.8
44.0
试验结果表明：（1）2Cr13不锈钢中加入少量V元素使其力学性能改善（表2）。（2）添加V后的2Cr13V钢在腐蚀介质中其境界贫铬区形成倾向大为减小，V也使碳的扩散速度减慢，延缓了碳化物的析出和长大，从而使2Cr13V钢的应力腐蚀敏感性减小。（3）2Cr13V钢的位错密度大，且在马氏体板条内析出较多更为细小的析出相，因此其抗蠕变性能优于2Cr13钢。
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