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1Cr9Mo1VNbN、03Х13Н8Д2ТМ、ЭП699 

03Х13Н8Д2ТМ (ЭП699)、03Kh13N8D2TM（EP699）
耐腐蚀马氏体时效钢。在开放式感应炉中冶炼。
用于制造在 20 至 -196 °C 温度下工作的焊接结构的承重元件。
密度 — 7.8 ·10³ kg/m³。
导热系数 — 0.19 ·20 °C时为10² W/（m · K），
20°C时泊松比为0.250;-96 °C时为0.235。
剪切模量 - 7.8 ·1020 °C 时为 4 N/mm²。
弹性模量 — 19.5 ·10 20 °C时为4 N/mm²。
03Х13Н8Д2ТМ化学成分：
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
钢耐大气条件，在工业大气条件下（存在0.01%S02）、98%湿度和盐雾条件下不易发生腐蚀开裂。

在高温和低温条件下都能令人满意地变形。加压热处理的温度范围为1160-850°C。
将热处理钢冷却至 -50、-196 和 -253 °C 会导致尺寸变化不大（从 +0.003 到 -0.004 mm）。
钢被氮化到0.3毫米的深度，高压的硬度为9000N/mm²。
推荐热处理方式：1）在空气中从880°C淬火（加工强度σ时≥900;σ0.2 ≥ 850 N/mm²）;2）在880°C空气中淬火+在600°C下老化，2小时（在1100≥进行强度σ加工时;σ0.2 ≥ 950 N/mm²）。
采用手动和自动氩弧焊焊接而成。由EP699和EP225钢制成的线材可用作填充材料。
焊接接头不易形成冷热裂纹。

1Cr9Mo1VNbN钢中各合金元素分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能。
1Cr9Mo1VNbN碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对1Cr9Mo1VNbN这类马氏体钢而言，含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。1Cr9Mo1VNbN钢与12Cr1MoV钢相比，含碳量降低20%，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。

1Cr9Mo1VNbN钢中含微量氮，氮的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用，常温下氮在钢中的溶解度很小，1Cr9Mo1VNbN钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中，将先后出现VN的固溶和析出过程：焊接加热时热影响区内已形成的奥氏体组织由于VN的溶入，氮含量增加，此后常温组织中的过饱和程度提高，在随后的焊后热处理中有细小的VN析出，这增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面，1Cr9Mo1VNbN钢中还含有少量A1，氮能与其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基体，在较低温度下又重新析出，能起到较好的弥散强化效果。加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于5%时，600℃开始剧烈氧化，而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蚀深度为0.05 mm/a，600℃时性能开始变差，腐蚀深为0.13 mm/a。1Cr9Mo1VNbN含铬量提高到9%左右，使用温度能达到650℃，主要措施就是使基体中溶有更多的铬。
钒与铌都是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。加入钼主要是为了提高钢的热强性，起到固溶强化的作用。
编辑本段热处理工艺
　　1Cr9Mo1VNbN的最终热处理为正火+高温回火，正火温度为1040℃，保温时间不少于10 min，回火温度为730～780℃，保温时间不少于1h，最终热处理后的组织为回火马氏体。
　　2.3　编辑本段机械性能
　　1Cr9Mo1VNbN钢的常温抗拉强度≥585 MPa，常温屈服强度≥415 MPa，硬度≤

250 HB，伸长率(50 mm标距的标准圆形试样)≥20%，许用应力值［σ]650℃=30 MPa。
编辑本段焊接性能
　　按照国际焊接学会推荐的碳当量公式算得1Cr9Mo1VNbN的碳当量为
　　可见1Cr9Mo1VNbN的焊接性较差。
　　3　1Cr9Mo1VNbN焊接时存在的问题
　　3.1　热影响区淬硬组织的产生
　　可以看出，1Cr9Mo1VNbN的临界冷却速度低，奥氏体稳定性很大，冷却

时不易发生正常的珠光体转变，从而冷却到较低温度时发生了马氏体转变。正由

于此，1Cr9Mo1VNbN的淬硬和冷裂倾向很大。
　　图1　1Cr9Mo1VNbN钢的连续冷却曲线
　　由于热影响区的各种组织具有不同的密度、膨胀系数和不同的晶格形式，在

加热和冷却过程中必然会伴有不同的体积膨胀和收缩；另一方面，由于焊接加热

具有不均匀和温度高的特点，故而1Cr9Mo1VNbN焊接接头内部应力很大。
　　对于1Cr9Mo1VNbN，奥氏体十分稳定，要冷却到较低温度(约400℃)才能变为

马氏体。粗大的马氏体组织脆而硬，接头又处在复杂应力状态下。同时，焊缝冷

却过程中氢由焊缝向近缝区扩散，氢的存在促使了马氏体脆化，其综合作用的结

果，很容易在淬硬区产生冷裂纹。
　　3.2　热影响区晶粒长大
　　焊接热循环对焊接头热影响区的晶粒长大有重大的影响，特别是紧邻加热温

度达到最高的熔合区。当冷却速度较小时，在焊接热影响区会出现粗大的块状铁

素体和碳化物组织，使钢材的塑性明显下降；冷却速度大时，由于产生了粗大的

马氏体组织，也会使焊接接头塑性下降。
　　3.3　软化层的产生
　　1Cr9Mo1VNbN钢在调质状态下焊接，热影响区产生软化层不可避免，而且比珠

光体耐热钢的软化更为严重。当用加热和冷却速度均较缓慢的规范时，软化程度

较大。另外，软化层的宽度和它离熔合线的距离，不仅与焊接的加热条件及特点

有关，还与预热、焊后热处理等有关。哈尔滨锅炉厂曾做过试验得出1Cr9Mo1VNbN

焊接热影响区硬度曲线，。

　　1Cr9Mo1VNbN焊接热影响区硬度曲线
　　①730℃回火；②750℃回火
　　可以看出，1Cr9Mo1VNbN钢焊缝热影响区产生的软化现象比较严重，而

且接头的回火温度越高，软化程度越严重，接头强度利用系数大大下降。
　　3.4　应力腐蚀裂纹
　　1Cr9Mo1VNbN钢在焊后热处理之前，冷却温度一般不低于100℃，如果在室温

下冷却，而环境又比较潮湿时，容易出现应力腐蚀裂纹。德国规定：在焊后热处

理之前必须冷却至150℃以下。在工件较厚、有角焊缝存在及几何尺寸不好的情况

下，冷却温度不低于100℃。如果在室温下冷却，严禁潮湿，否则容易产生应力腐

蚀裂纹。
　　4　1Cr9Mo1VNbN钢的焊接工艺
　　4.1　预热温度的选择
　　1Cr9Mo1VNbN钢的Ms点约为400℃，预热温度一般选在200～250℃。预热温度

不能太高，否则接头冷却速度降低，可能在焊接接头中引起晶界处碳化物析出和

形成铁素体组织，从而大大降低该钢材焊接接头在室温时的冲击韧性。预热温度

的下限从哈尔滨锅炉厂所做过的插销试验可得到很好的说明。