含锡铁素体不锈钢的开发及性能研究

基于新型含锡铁素体不锈钢，采用冶金反应平衡对其冶炼过程进行实验室条件下的研究，对其室温力学性能、耐腐蚀性能进行了研究，同时分析Sn对铁素体不锈钢基体的微观结构的影响规律，分析脱氧夹杂物的形貌和成分演变.研究结果表明，尽管锡的熔点极低，其收得率较高，锡在硫化物周围的富集现象明显；含锡铁素体不锈钢性能优于SUS430不锈钢，具有较好的塑形和强度，可满足深冲加工性能的要求，而耐腐蚀性能明显优于SUS430铁素体不锈钢，可部分代替其在生产中的应用.     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe3C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

不同Al质量分数的铸造304不锈钢组织和性能

通过中频无芯感应炉,在无保护气氛的大气中熔炼铸造制备Al质量分数为0%、1.5%、2%、3%的304不锈钢,并对其进行1 050℃,保温45min的固溶处理,利用X射线衍射仪、光学显微镜、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验和腐蚀试验,研究不同Al质量分数304不锈钢的组织和性能.结果表明:304不锈钢中加入Al元素后合金的组织由奥氏体+少量的骨骼状的δ铁素体逐渐转变为奥氏体+铁素体双相组织,当含Al质量分数为3.0%时,304不锈钢的基体组织转变为铁素体和在铁素体晶界上分布着的少量奥氏体.固溶态高铝304不锈钢的性能优于铸态性能,含Al质量分数1.5%的固溶态304不锈钢具有最优的力学性能和耐腐蚀性能,与未加铝的304相比,各种性能均得到较大提高.     

Nb微合金化对低合金高强钢耐海水腐蚀性能的影响

利用室内模拟海水加速腐蚀试验及电化学分析,研究了Nb微合金化对Cu-Cr-Ni-P系低合金高强钢耐海水腐蚀性能的影响。结果表明,含Nb钢与不含Nb钢组织均由铁素体和珠光体构成,但Nb微合金化后钢中珠光体组织减少且晶粒细化明显,其在模拟海水介质中的平均腐蚀速率与不含Nb钢相比,降低了约12%,阳极腐蚀电流密度也有所降低。由此可见,在Cu-Cr-Ni-P系低合金高强钢中加入Nb元素有助于提高其耐海水腐蚀性能。     

余热处理含Nb钢筋中Nb的作用

采用热模拟、透射电镜、电解萃取相分析及电子衍射等手段对余热处理含Nb钢筋中Nb的作用进行了考查。发现经余热处理的含Nb钢筋中,微量Nb的2/3以Nb(C,N)的形式存在,其余为固溶态。固溶于奥氏体和由奥氏体析出的Nb(C,N),强烈阻止了形变奥氏体的再结晶,从而细化了形变奥氏体及相变后的组织,由铁素体或从相界析出的极细Nb(C,N)发挥了析出强化作用。细晶强化及析出强化的共同作用减少了焊区强度降。     

晶粒尺寸对含铜锡中铬铁素体不锈钢耐蚀性的影响

以含低熔点元素Cu和Sn的超纯165%(质量分数)Cr铁素体不锈钢为实验材料,通过在35℃恒温6%(质量分数)FeCl3溶液中对实验钢进行浸泡腐蚀实验,并采用三电极体系测定实验钢的极化曲线,初步研究了晶粒尺寸对这种铁素体不锈钢耐蚀性能的影响.实验中,采用经典的失重法计算腐蚀速率,利用动电位扫描法测绘极化曲线,以进一步探究实验钢的腐蚀过程.研究表明,这种铁素体不锈钢的点蚀电位值随晶粒尺寸增大而大幅提高.浸泡腐蚀实验结果证实,存在一个相对合理的晶粒尺寸范围,晶粒尺寸过小或过大都不利于提高耐蚀性能.     

Ti和Nb对18Cr-2Mo铁素体不锈钢韧脆转变温度的影响

通过真空冶炼、锻造、热轧和退火试验制备出18Cr-2Mo铁素体不锈钢,结合其冲击试验和透射电子显微镜、扫描电子显微镜及电子背散射衍射等分析结果探讨了Ti和Nb微合金化对其韧脆转变温度的影响.结果表明：在C和N含量较低的条件下,添加微量元素Ti和Nb可以显著降低18Cr 2Mo铁素体不锈钢的韧脆转变温度（降低约40 °C）,并改变热轧后的织构类型而形成(001)和(111)复合织构;通过合适的退火工艺处理,可进一步提高其冲击韧性;在热轧过程中,产生细小弥散的Ti（N, C）和Nb（C, N）相是复合织构形成的主要原因.     

Nb对低碳Si-Mn钢连续冷却转变的影响

利用Gleeble 1500对含Nb与不含Nb两种低碳Si-Mn钢进行了连续冷却转变实验,并绘制了未变形及变形条件下的CCT曲线.结果表明:在未变形条件下,Nb的添加降低了铁素体相变温度(Ar3),使未变形CCT曲线下移;在变形条件下,应变诱导析出的Nb(C,N)等析出物使铁素体的转变温度上升并降低了贝氏体的转变冷速,从而使Ar3提高,CCT曲线上移;在变形条件下,Nb使铁素体晶粒明显细化,进而使实验钢的硬度明显提高.     

Cr18Ni3Mn11Cu3NbN不锈钢组织和性能分析

为研究超临界火电用奥氏体不锈钢Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的显微组织和性能,分析了Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的金相组织和断口形貌,检测了室温拉伸性能和高温短时拉伸性能.金相组织分析表明,在奥氏体基体中呈弥散分布着NbN化合物,并有少量呈簇状析出,还存在少量高温铁素体和纯Nb相.断口分析表明,室温拉伸断口有明显缩颈,断面形貌呈等轴韧窝状,是韧性断裂.Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的室温力学性能满足ASME Code Case 2328-1标准,其中拉伸强度远大于规定值;高温短时拉伸强度大于Super304H奥氏体不锈钢的实测值,但延伸率有一定的差距,主要原因是少量高温铁素体的存在.     

超级双相钢复合板的焊接及质量控制

双相钢复合板具有较强的抗腐蚀性、高强度,是以不锈钢为覆层、低合金钢为材料的复合钢板,具有奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀、力学性能、焊接性好的特点,现已得到了广泛应用。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。对于超级双相钢复合板的焊接与质量控制,有待进一步探索研究。     

超高强度钢耐腐蚀性能研究进展

 钢是应用最早、用量最大的重要结构材料,在航空工业领域,钢主要用于制造重要承力结构件、连接件、紧固件和传动系统零件等。一般认为凡室温屈服强度超过1300MPa,抗拉强度超过1400MPa,并具有较高的比强度（强度/密度）和一定韧性的钢称为超高强度钢。超高强度钢是在普通结构钢的基础上发展起来的一种超高强度、高韧性的合金钢,是制造国防尖端武器的关键材料,在航空、航天领域也得到广泛的应用。本文分别介绍了低合金超高强度钢和高合金超高强度钢耐蚀性能方面的研究进展。低合金超高强度钢300M等对腐蚀疲劳及应力腐蚀开裂往往非常敏感;高合金超高强度钢Aermet100具有优良的抗应力腐蚀开裂能力。新型超高强度不锈钢在耐蚀性能方面的优越性使其受到人们越来越多的关注。新一代航空用超高强度钢的未来发展方向应为：开发超高强度、内在耐蚀的钢以取代现有镉镀层防护工艺,达到良好的耐蚀效果。     

Effects of asymmetric rolling process on ridging resistance of ultra-purified 17%Cr ferritic stainless steel

In ferritic stainless steels, a significant non-uniform recrystallization orientation and a substantial texture gradient usually occur, which can degrade the ridging resistance of the final sheets. To improve the homogeneity of the recrystallization orientation and reduce the texture gradient in ultra-purified 17%Cr ferritic stainless steel, in this work, we performed conventional and asymmetric rolling processes and conducted macro and micro-texture analyses to investigate texture evolution under different cold-rolling conditions. In the conventional rolling specimens, we observed that the deformation was not uniform in the thickness direction, whereas there was homogeneous shear deformation in the asymmetric rolling specimens as well as the formation of uniform recrystallized grains and random orientation grains in the final annealing sheets. As such, the ridging resistance of the final sheets was significantly improved by employing the asymmetric rolling process. This result indicates with certainty that the texture gradient and orientation inhomogeneity can be attributed to non-uniform deformation, whereas the uniform orientation gradient in the thickness direction is explained by the increased number of shear bands obtained in the asymmetric rolling process.     

高温浓硫酸中氟离子掺入对不锈钢耐蚀性能的影响

采用浸泡法和电化学测试方法结合扫描电镜和能谱仪研究了高温浓硫酸中氟离子的掺入对304、2507以及904L三种不锈钢耐蚀性能的影响.结果表明:氟离子的掺入对三种不锈钢在浓硫酸中的腐蚀具有抑制作用,综合来看,904L具有更为稳定的耐蚀性能;三种不锈钢在高温浓硫酸中由于生成了热力学不稳定的硫化镍而产生了活化转钝化现象,而掺入氟离子会和硫离子发生竞争使其排挤出电极表面,氟离子与镍离子结合形成另外一种更稳定的阻挡层使不锈钢耐蚀性提高.     

添加微量合金元素的钢轨钢的性能与研究

利用现有的资源和工艺,采用微合金化的方法能够改善并提高钢轨钢的性能。在普通的钢轨钢中分别添加两种微量元素铌（Nb）和钒（V）后,再与普通钢轨钢进行对比,研究发现Nb对提高钢的强度和韧性的效果比较明显,而V的合金化效果不如Nb理想。     

Hot ductility behavior of V-N and V-Nb microalloyed steels

The hot ductility of V-N and V-Nb microalloyed steels was investigated on a Gleeble-1500 thermomechanical simulator, and the results were compared with those of V and Nb microalloyed steels. A ductility trough is found in both the steels in the temperature range of 700 to 1050℃. Compared to the V steel, the V-N steel has a wider and deeper ductility trough with the increase of N content, due to the increased precipitation of V(C, N) in the steel. Above 930℃, when 0.047wt% V is added to the 0.028wt% Nb-containing steel, the ductility becomes worse, owing to the rise of the onset dynamic recrystallization temperature. However, the ductility gets better at 800 to 930℃ because of the coarsening of precipitates in austenite. With the improvement in ductility, the fracture mechanism is changed from intergranular to high ductile fracture in the temperature range of 800 to 1050℃.     

Fabrication of high nitrogen austenitic stainless steels with excellent mechanical and pitting corrosion properties

A series of high nitrogen austenitic stainless steels were successfully developed with a pressurized electroslag remelting furnace. Nitride additives and deoxidizer were packed into the stainless steel pipes, and then the stainless steel pipes were welded on the surface of an electrode with low nitrogen content to prepare a compound electrode. Using Si₃N₄ as a nitrogen alloying source, the silicon contents in the ingots were prone to be out of the specification range, the electric current fluctuated greatly and the surface qualities of the ingots were poor. The surface qualities of the ingots were improved with FeCrN as a nitrogen alloying source. The sound and compact macrostructure ingot with the maximum nitrogen content of 1.21wt% can be obtained. The 18Cr18Mn2Mo0.9N high nitrogen austenitic stainless steel exhibits high strength and good ductility at room temperature. The steel shows typical ductile-brittle transition behavior and excellent pitting corrosion resistance properties.     

氮在奥氏体不锈钢中的作用

论述了在奥氏体不锈钢中适量加氮可以提高奥氏体组织稳定性、力学性能和部分抗腐蚀能力；表面渗氮技术，如等离子体源渗氮，使得奥氏体不锈钢的力学性能，抗腐蚀性能更加优异，同时指出有关氮化物析出的原因、条件以及对力学性能、抗腐蚀性能的一些负面影响，研究结果表明，由于氮价格十分低廉，可以部分甚至全部取代镍以及合金化展出现的优良性能，氮已经成为奥氏体不锈钢重要的合金化元素，氮合金化的研究日益受到各方面的关注。     

喷射成形含铌 M3型高速钢的组织和耐磨性

采用喷射成形技术制备了 M3型高速钢和以 Nb 替代 V 的 M3型高速钢。利用扫描电镜、X 射线衍射、差示扫描量热仪和金相显微镜研究了 Nb 对 M3型高速钢组织的影响。喷射成形能有效消除宏观偏析,细化组织。以 Nb 代 V,提高了 MC 型碳化物开始析出温度,大量 MC 相先于共晶反应析出,呈独立的近球形分布于晶界,同时其尺寸减小。由于消耗大量 C,抑制了共晶反应,M2 C 片层数量减少且厚度变薄,其在热变形过程中更易于分解,进一步增加了组织均匀性。低温低载荷时含铌的 M3型高速钢抗磨损性能显著优于 M3高速钢,温度升高到500℃时磨损机制逐渐以氧化磨损为主,两合金的抗磨损性能差距减小,主要原因是大量呈弥散球形分布的含铌 MC 型碳化物能有效提高高速钢的磨粒磨损抗性,而其对抗氧化性能并无明显作用。