1Cr9Mo1VNbN、03Х13Н8Д2ТМ、ЭП699 

03Х13Н8Д2ТМ (ЭП699)、03Kh13N8D2TM（EP699）
耐腐蝕馬氏體時效鋼。在開放式感應(yīng)爐中冶煉。
用于制造在 20 至 -196 °C 溫度下工作的焊接結(jié)構(gòu)的承重元件。
密度 — 7.8 ·10³ kg/m³。
導(dǎo)熱系數(shù) — 0.19 ·20 °C時為10² W/（m · K），
20°C時泊松比為0.250;-96 °C時為0.235。
剪切模量 - 7.8 ·1020 °C 時為 4 N/mm²。
彈性模量 — 19.5 ·10 20 °C時為4 N/mm²。
03Х13Н8Д2ТМ化學(xué)成分：
C：≤0,03 ; Cr：12,0-13,0 ；Cu：1,5-2,0 ；Mn：≤0,5；Mo：0,25-0,75 ；Ni：7,8-8,8 ；P:≤0,02 ;S:≤0,02; Si：≤0,5 ；Ti：0,7-1,0
鋼耐大氣條件，在工業(yè)大氣條件下（存在0.01%S02）、98%濕度和鹽霧條件下不易發(fā)生腐蝕開裂。

在高溫和低溫條件下都能令人滿意地變形。加壓熱處理的溫度范圍為1160-850°C。
將熱處理鋼冷卻至 -50、-196 和 -253 °C 會導(dǎo)致尺寸變化不大（從 +0.003 到 -0.004 mm）。
鋼被氮化到0.3毫米的深度，高壓的硬度為9000N/mm²。
推薦熱處理方式：1）在空氣中從880°C淬火（加工強(qiáng)度σ時≥900;σ0.2 ≥ 850 N/mm²）;2）在880°C空氣中淬火+在600°C下老化，2小時（在1100≥進(jìn)行強(qiáng)度σ加工時;σ0.2 ≥ 950 N/mm²）。
采用手動和自動氬弧焊焊接而成。由EP699和EP225鋼制成的線材可用作填充材料。
焊接接頭不易形成冷熱裂紋。

1Cr9Mo1VNbN鋼中各合金元素分別起到固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能。
1Cr9Mo1VNbN碳是鋼中固溶強(qiáng)化作用最明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強(qiáng)度上升，塑性、韌性下降，對1Cr9Mo1VNbN這類馬氏體鋼而言，含碳量的上升會加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強(qiáng)度將降低。1Cr9Mo1VNbN鋼與12Cr1MoV鋼相比，含碳量降低20%，這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。

1Cr9Mo1VNbN鋼中含微量氮，氮的作用體現(xiàn)在兩個方面。一方面起固溶強(qiáng)化作用，常溫下氮在鋼中的溶解度很小，1Cr9Mo1VNbN鋼焊后熱影響區(qū)在焊接加熱和焊后熱處理過程中，將先后出現(xiàn)VN的固溶和析出過程：焊接加熱時熱影響區(qū)內(nèi)已形成的奧氏體組織由于VN的溶入，氮含量增加，此后常溫組織中的過飽和程度提高，在隨后的焊后熱處理中有細(xì)小的VN析出，這增加了組織穩(wěn)定性，提高了熱影響區(qū)的持久強(qiáng)度值。另一方面，1Cr9Mo1VNbN鋼中還含有少量A1，氮能與其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基體，在較低溫度下又重新析出，能起到較好的彌散強(qiáng)化效果。加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力，含鉻量小于5%時，600℃開始劇烈氧化，而含鉻量達(dá)5%時就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蝕深度為0.05 mm/a，600℃時性能開始變差，腐蝕深為0.13 mm/a。1Cr9Mo1VNbN含鉻量提高到9%左右，使用溫度能達(dá)到650℃，主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。
釩與鈮都是強(qiáng)碳化物形成元素，加入后能與碳形成細(xì)小而穩(wěn)定的合金碳化物，有很強(qiáng)的彌散強(qiáng)化效果。加入鉬主要是為了提高鋼的熱強(qiáng)性，起到固溶強(qiáng)化的作用。
編輯本段熱處理工藝
　　1Cr9Mo1VNbN的最終熱處理為正火+高溫回火，正火溫度為1040℃，保溫時間不少于10 min，回火溫度為730～780℃，保溫時間不少于1h，最終熱處理后的組織為回火馬氏體。
　　2.3　編輯本段機(jī)械性能
　　1Cr9Mo1VNbN鋼的常溫抗拉強(qiáng)度≥585 MPa，常溫屈服強(qiáng)度≥415 MPa，硬度≤

250 HB，伸長率(50 mm標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)圓形試樣)≥20%，許用應(yīng)力值［σ]650℃=30 MPa。
編輯本段焊接性能
　　按照國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式算得1Cr9Mo1VNbN的碳當(dāng)量為
　　可見1Cr9Mo1VNbN的焊接性較差。
　　3　1Cr9Mo1VNbN焊接時存在的問題
　　3.1　熱影響區(qū)淬硬組織的產(chǎn)生
　　可以看出，1Cr9Mo1VNbN的臨界冷卻速度低，奧氏體穩(wěn)定性很大，冷卻

時不易發(fā)生正常的珠光體轉(zhuǎn)變，從而冷卻到較低溫度時發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變。正由

于此，1Cr9Mo1VNbN的淬硬和冷裂傾向很大。
　　圖1　1Cr9Mo1VNbN鋼的連續(xù)冷卻曲線
　　由于熱影響區(qū)的各種組織具有不同的密度、膨脹系數(shù)和不同的晶格形式，在

加熱和冷卻過程中必然會伴有不同的體積膨脹和收縮；另一方面，由于焊接加熱

具有不均勻和溫度高的特點，故而1Cr9Mo1VNbN焊接接頭內(nèi)部應(yīng)力很大。
　　對于1Cr9Mo1VNbN，奧氏體十分穩(wěn)定，要冷卻到較低溫度(約400℃)才能變?yōu)?

馬氏體。粗大的馬氏體組織脆而硬，接頭又處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下。同時，焊縫冷

卻過程中氫由焊縫向近縫區(qū)擴(kuò)散，氫的存在促使了馬氏體脆化，其綜合作用的結(jié)

果，很容易在淬硬區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。
　　3.2　熱影響區(qū)晶粒長大
　　焊接熱循環(huán)對焊接頭熱影響區(qū)的晶粒長大有重大的影響，特別是緊鄰加熱溫

度達(dá)到最高的熔合區(qū)。當(dāng)冷卻速度較小時，在焊接熱影響區(qū)會出現(xiàn)粗大的塊狀鐵

素體和碳化物組織，使鋼材的塑性明顯下降；冷卻速度大時，由于產(chǎn)生了粗大的

馬氏體組織，也會使焊接接頭塑性下降。
　　3.3　軟化層的產(chǎn)生
　　1Cr9Mo1VNbN鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，熱影響區(qū)產(chǎn)生軟化層不可避免，而且比珠

光體耐熱鋼的軟化更為嚴(yán)重。當(dāng)用加熱和冷卻速度均較緩慢的規(guī)范時，軟化程度

較大。另外，軟化層的寬度和它離熔合線的距離，不僅與焊接的加熱條件及特點

有關(guān)，還與預(yù)熱、焊后熱處理等有關(guān)。哈爾濱鍋爐廠曾做過試驗得出1Cr9Mo1VNbN

焊接熱影響區(qū)硬度曲線，。

　　1Cr9Mo1VNbN焊接熱影響區(qū)硬度曲線
　　①730℃回火；②750℃回火
　　可以看出，1Cr9Mo1VNbN鋼焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生的軟化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，而

且接頭的回火溫度越高，軟化程度越嚴(yán)重，接頭強(qiáng)度利用系數(shù)大大下降。
　　3.4　應(yīng)力腐蝕裂紋
　　1Cr9Mo1VNbN鋼在焊后熱處理之前，冷卻溫度一般不低于100℃，如果在室溫

下冷卻，而環(huán)境又比較潮濕時，容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。德國規(guī)定：在焊后熱處

理之前必須冷卻至150℃以下。在工件較厚、有角焊縫存在及幾何尺寸不好的情況

下，冷卻溫度不低于100℃。如果在室溫下冷卻，嚴(yán)禁潮濕，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力腐

蝕裂紋。
　　4　1Cr9Mo1VNbN鋼的焊接工藝
　　4.1　預(yù)熱溫度的選擇
　　1Cr9Mo1VNbN鋼的Ms點約為400℃，預(yù)熱溫度一般選在200～250℃。預(yù)熱溫度

不能太高，否則接頭冷卻速度降低，可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和

形成鐵素體組織，從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時的沖擊韌性。預(yù)熱溫度

的下限從哈爾濱鍋爐廠所做過的插銷試驗可得到很好的說明。