奥氏体不锈钢在高温钠中的质量迁移效应研究

本文应用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、俄歇能谱仪分析国产316Ti和321奥氏体不锈钢在650℃流动钠中浸泡4000、5000、8000、10000n后试样表面组成相类型、化学成分和显微组织沿横截面变化及试样表面腐蚀形貌。研究结果表明,国产316Ti和321奥氏体不锈钢在高温流动钠中浸泡后有明显的质量迁移效应。液态钠中所含碳向钢中扩散,钢中Ni、Cr合金元素向流动钠中扩散,引起钢增碳和Ni、Cr元素减少,钢表面的化学成分和组成相及显微组织发生明显变化。其表面组成相为铁素体、奥氏体和M_(23)C_6型碳化物,无σ相·随浸泡时间延长,表面铁素体量增多。表面组织为粒状α+M_(23)C_6+γ;次表层组织为晶界α+M_(23)C_6+γ;心部组织为σ+γ或晶界α+M_(23)C_6+σ+γ,在晶界铁素体层和心部组织之间有一无α、无σ相的碳化物沉淀区(M_(23)C_6+γ)。随浸泡时间继续延长,表层粒状铁素体层深增加,晶界铁素体层和碳化物沉淀区向心部延伸。试样表面产生腐蚀沟槽、晶界腐蚀和腐蚀坑及腐蚀裂纹,浸泡时间再延长,腐蚀加剧。321钢比316Ti钢质量迁移效应明显,腐蚀抗力差。     

添加Zn对5083铝合金组织和腐蚀性能的影响

通过铸锭冶金法制备5083铝合金、加0.7％Zn(质量分数)5083铝合金、β(Al3Mg2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相,对添加Zn和未添加Zn的5083合金进行冷轧180℃,2h退火处理后,利用剥落腐蚀测试、极化曲线测定和透射电镜研究少量Zn对冷轧退火后5083铝合金组织和腐蚀性能的影响,并通过电化学测试研究β相、τ相与α(Al)的电化学特征.研究结果表明:退火后不含Zn的合金中杆状的β相在晶界连续分布,合金的剥落腐蚀等级为EA,腐蚀电位为-0.651V.而加入0.7％Zn的合金在相同状态下,τ相部分取代了β相,且其主要呈球状,在晶界、晶内不连续分布,合金的剥落腐蚀等级为PB,腐蚀电位为-0.54 V.加少量Zn明显提高5083合金的耐蚀性.测得β相的腐蚀电位(-1.085V)比α(Al)的腐蚀电位(-0.812 V)低,而τ相的腐蚀电位(-0.813V)与α(Al)的腐蚀电位基本相同,τ相的形成缩小第二相与铝基体的电位差,优化合金的耐腐蚀性能.     

HK40耐热钢碳化物的沉淀研究

HK40(4Cr25Ni20)离心铸造耐热钢管是目前国内外石油化工中大量选用的炉用材料。这种以碳化物作为强化相的耐热钢,含碳量为:0.35—0.45%,铸态组织为:奥氏体加上块状具有伪六角洁构的 Cr7C3型晶界碳化物。在使用过程中由于加热使得基体中过饱和碳以细小、弥散分布的Cr23C6型碳化物在晶内沉淀析出,同时晶界Cr7C3型碳化物也转变为Cr3C6,起到了碳化物弥散强化作用,改善了钢的高温使用性能,提高了钢的蠕变断裂强度。 利用透射电镜研究了HK40钢铸态以及850℃高温时效500小时和在870℃下实际使用了4万小时合金组织的高倍形貌。用选区电子衍射…     

Cr和Yb复合添加对2519A铝合金组织和力学性能的影响

采用力学性能测试、金相﹑扫描电镜及透射电镜等手段研究复合添加Cr和Yb元素对2519A合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:添加稀土元素Yb,能细化合金的时效强化相,提高合金力学性能。未溶于基体的Yb元素与Cu和Al元素主要形成AlCuYb金属间化合物,并沿晶界分布。复合添加Cr和Yb元素,与单独添加Yb元素的合金相比,Cr元素的加入改变了稀土元素的分布状态,合金在结晶过程中沿晶界形成的富稀土相明显减少,使更多的Yb元素固溶到基体中,从而更有效地细化合金的时效强化相,提高合金的力学性能,使合金室温抗拉强度由490.5MPa提高至508.9MPa。     

Sn对Mg-Al-Sn-Zn系海水电池用镁阳极材料组织及电化学性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜和结合能谱仪研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法和排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电化学性能.结果表明:合金元素Sn的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn未溶相.Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位和析氢率,当Sn质量分数为1%时镁合金阳极的放电电压和电流效率最大.析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为20mA.cm-2时电流效率最高,可达82.28%.腐蚀产物主要成分为MgO和Al2O3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行.     

热时效和辐照环境下Fe-Cr-Mn奥氏体钢晶界溶质元素偏聚和相析出

研究了含2％W和V的Fe-Cr-Mn合金经热时效处理和电子辐照条件下,溶质元素晶界偏聚和析出相的行为。实验结果表明:在含W、V合金中热时效引起Cr、Mn晶界贫化,它决定于富Cr碳化物M_(23)C_6中组元组成。辐照条件下,两种合金中Cr、Mn都发生晶界贫化,它决定于辐照产生空位浓度和空洞体胀量,辐照诱起晶界元素偏聚影响析出相成分。     

铁—铬—锰奥氏体合金辐照诱起相界面合金元素偏析

研究了含有W、V的Fe-Cr-Mn奥氏体合金,经电子线辐照后析出相—基体相界面诱起溶质原子偏析行为。实验结果表明:合金中析出相为富Cr的M_(23)C6型碳化物。晶内析出相经辐照相界面处Cr的浓度增加,Mn的浓度降低。而晶界上和晶界近傍析出相的相界面Cr的浓度降低。合金元素Cr浓度的不同变化是与辐照诱起晶界偏析机构改变有关。 本文对此现象,应用辐照诱起晶界偏析理论,提出两种偏析机构的模型,较好的解释上述实验结果。     

Q235钢双辉镍铬共渗层的组织结构和耐蚀性能

本文采用双层辉光等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ni-Cr合金层,通过扫描电子显微镜及能谱仪附件、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等测试方法表征了合金层的组织形貌、化学成分、相组成、动态显微硬度和弹性模量,并采用CHI750电化学工作站,以304L不锈钢为对比试样,通过三电极体系以0.001V/S的扫描速度研究了两者在3.5%的NaCl和0.5%H2SO4两种介质中的电化学腐蚀行为.结果表明：等离子共渗后,Q235钢表面形成了厚度约12μm的镍铬合金层,渗层均匀致密,无孔洞裂纹等缺陷,其表面晶粒结聚成团,呈颗粒状.镍、铬合金元素由表及里呈梯度分布,并在次表层达到浓度高峰,其原因在于在此工艺下沉积的表层区域原子发生逆溅射和逆扩散.合金层主要由FeCr0.29Ni0.16C0.06、Cr23C6和γ相组成,与基体呈冶金结合,表面动态显微硬度达9.72GPa.电化学腐蚀试验表明合金层在NaCl溶液中的自腐蚀电位相对于不锈钢正移25mV,并且具有比不锈钢更小的腐蚀电流密度,而在H2SO4溶液中合金层的腐蚀电位虽负移9mV,但其腐蚀电流密度依然远小于不锈钢,计算得出其腐蚀速度相对于不锈钢分别降低了2.35倍和1.30倍,因此双层辉光等离子镍铬共渗可显著提高Q235的耐腐蚀性能.     

电化学方法研究混凝土模拟液中细晶粒钢的耐蚀性

通过腐蚀电位、线性极化法与循环极化法等电化学方法研究了细晶粒钢和普通低碳钢在模拟混凝土孔溶液中的均匀腐蚀与点蚀行为,并考虑了砂磨和未处理两种钢筋表面状况对钢筋腐蚀行为的影响.结果表明,细晶粒钢与普通低碳钢在模拟液中的耐均匀腐蚀的能力很接近;砂磨钢筋的钝化效果比未处理钢筋好;腐蚀末期砂磨钢筋表现出比未处理钢筋更强的抑制均匀腐蚀能力.循环极化测试表明：砂磨钢筋由于其相对均匀的表面组织形貌,故表现出比未处理钢筋更好的抑制点蚀能力;其次,由于细晶粒钢含有较多晶界,晶界处含有较多易发生点蚀的夹杂,故表面未处理细晶粒钢发生点蚀的概率稍大于未处理低碳钢.     

碳钢油气输送管道不同沉积物下的腐蚀行为

利用失重法、电化学测试、丝束电极和微观分析手段研究了在CO2饱和地层水中X65碳钢覆盖不同沉积物的腐蚀行为。结果显示，覆盖沙粒、黏土和碳酸亚铁可减轻X65钢的腐蚀，而覆盖硫化亚铁、元素硫和混合物则明显加速钢的腐蚀。尤其是覆盖元素硫，试样的腐蚀速率急剧增大。覆盖混合物试样的腐蚀速率也有显著的增大，混合物中元素硫起主导作用。试样表面沉积的元素硫可自催化阴极反应而大大加速钢的腐蚀。丝束电极的电位和电流分布显示，覆盖混合沉积物的电极，其电极电位比无沉积物覆盖电极的电极电位正。随着腐蚀进行，沉积物覆盖下电极发生严重的局部腐蚀。丝束电极的电位和电流分布图能够有效反映沉积物下局部环境变化而导致的局部腐蚀行为差异。     

20#碳钢管道内沉积物对腐蚀行为的影响

 塔河油田地面原油集输金属管道主要材质为20^#碳钢。地面原油集输金属管道腐蚀主要为内壁点蚀,点蚀区域存在有沉积物。为研究沉积物对地面原油金属集输管道的腐蚀行为的影响,在对管道内壁沉积物类型分析的基础上,通过将无、有沉积物覆盖的20^#碳钢试片挂入高压釜来模拟现场腐蚀实验,应用失重法分析、电位极化曲线测试、丝束电极测试及扫描电镜技术对无沉积物覆盖的20^#碳钢试片及有沉积物覆盖下的20^#碳钢试片的腐蚀失重速度、腐蚀过程、腐蚀电位分布及扫描电镜特征进行测试。分析表明：无沉积物覆盖区20^#碳钢相比有沉积物覆盖腐蚀失重速度小;两者腐蚀过程均受阴极扩散控制,后者阳极过程受到促进,腐蚀电位降低、耐蚀性变差;前者腐蚀电位分布随时间变化不大,以全面腐蚀为主,后者腐蚀电位分布随时间变化大,点蚀特征明显,建立了无、有沉积物覆盖的20^#碳钢腐蚀行为影响过程模型。     

湿相CO2环境管道内沉积物及对腐蚀影响的定量化研究

 为研究湿相含CO₂腐蚀环境下管道底部沉积物对腐蚀的影响,在管道内底部湿相盐水成分分析的基础上,分析沉积物结垢趋势,研究管道内沉积物形成及类型。应用电化学噪声技术和金相分析法对湿相CO₂环境下20^#低碳钢无、有沉积物覆盖下的电位噪声、电流噪声及噪声电阻等腐蚀相关参数进行测试,对腐蚀形貌进行观察。结果表明,湿相CO₂环境下有沉积物相比无沉积物覆盖的20^#碳钢电流、电位噪声随时间变化曲线波动性大,噪声电阻的倒数降低87.5%~95%。通过室内及现场实验测试20^#低碳钢监测挂片定期清除沉积物、缓蚀剂防护条件下腐蚀失重及点腐蚀参数,得出定期清除沉积物及缓蚀剂防护能分别降低20^#碳钢均匀腐蚀80%、43%,点腐蚀速率57%、92%。     

铁基金属玻璃涂层在无铅钎料中的耐腐蚀性及机理

选用Fe基非晶合金粉末(含有Cr、Mo、Ni、P、B、Si),采用等离子喷涂方法在Q235基体上制备了金属玻璃涂层.在自行设计的腐蚀实验装置中将Q235钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和覆有Fe基金属玻璃涂层的Q235钢浸入450,℃的高温液态无铅钎料Sn-3.5,Ag-0.5,Cu中进行腐蚀,利用扫描电子显微镜微观分析了腐蚀后的微观形貌及腐蚀产物.研究结果表明:相同实验条件下,Q235钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢表面均腐蚀严重,断面微观组织分为钎料层、腐蚀层和基体层.其中Q235钢的腐蚀剧烈,腐蚀层成分为FeSn2;1Cr18Ni9Ti不锈钢腐蚀较严重,腐蚀层成分为(Fe,Cr)Sn2.Q235基体表面的Fe基金属玻璃涂层腐蚀前后断面微观形貌变化不大,没有出现明显的腐蚀分层,表现出了非常好的耐高温无铅钎料腐蚀的能力.     

拉伸疲劳对钢筋锈蚀临界氯离子浓度的影响

采用不同应力水平和次数对Q235钢筋进行拉伸疲劳试验,在饱和Ca(OH)2模拟液中,采用自腐蚀电位法和电化学阻抗谱法测定钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,同时通过扫描电镜观察拉伸疲劳作用引起的钢筋显微结构变化。结果表明:在拉伸疲劳作用下,钢筋锈蚀的临界氯离子浓度随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加而减小;拉伸疲劳会使钢筋晶粒细化,晶界、相界增多,并且随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加,这种变化就越明显;钢筋晶粒的细化以及晶界的增多会引发短路扩散,降低钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。     

应用JMatPro软件对比研究两种抽油杆钢的合金化特点

采用JMatPro软件对比研究了两种抽油杆钢不同温度下的平衡相及其成分.结果表明,与7Mn2SiCr钢相比,12MnSi2Cr钢铁素体、奥氏体相中将固溶更多的Cr,Mo,Si元素,而碳化物总量减少了30％,微合金元素Nb的加入提高了钢中M(C,N)碳化物的稳定性.在此基础上,对12MnSi2Cr抽油杆钢的高韧性进行了探讨.     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M23 C6型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M7 C3型和M23 C6型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M7 C3型为主,少量M23 C6以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.     

Effect of rare earth and alloying elements on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel

The influence of different contents of Cr, Mo, and rare earth element (RE) additives on the thermal conductivity of austenitic medium manganese steel was studied and discussed. The results show that the addition of Cr in medium manganese steel can improved the ordering of C-Mn atomic clusters, so as to improve the steel's thermal conductivity. However, Cr will lead to precipitation of a great deal of carbides in medium manganese steel when its content is greater than 4wt%. These carbides would aggregate around the grain boundary, and as a result, the thermal conductivity is decreased. By the addition of Mo whose content is about 2wt%, spherical carbides will be formed, thus improving the thermal conductivity of the medium manganese steel. The interaction between rare earth elements and alloying elements will raise both the thermal conductivity and the wear-resisting property of medium manganese steel.     

E690海洋平台用钢力学性能和海洋大气腐蚀行为

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200J;晶界类型主要为3°～15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm.a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm.a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用.     

Al-Cu-Mg-Ag-(Sc)合金的显微组织与腐蚀性能

采用铸锭冶金工艺,制备不同钪含量的Al-Cu-Mg-Ag合金.通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、晶间腐蚀及剥落腐蚀等实验方法,研究钪对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金的组织和腐蚀性能影响.结果表明:添加0.3%～0.5% Sc可明显细化铸态合金的晶粒,平均晶粒尺寸从300 μm降低到60 μm,而添加0.1%～0.3% Sc有助于提高挤压态合金抗腐蚀性能.但当添加0.5% Sc时,合金中形成粗大的Al3(Sc, Zr)稀土化合物相,导致合金的抗蚀性能降低.     

Formation of microstructural features in hot-dip aluminized AISI 321 stainless steel

Hot-dip aluminizing (HDA) is a proven surface coating technique for improving the oxidation and corrosion resistance of ferrous substrates. Although extensive studies on the HDA of plain carbon steels have been reported, studies on the HDA of stainless steels are limited. Because of the technological importance of stainless steels in high-temperature applications, studies of their microstructural development during HDA are needed. In the present investigation, the HDA of AISI 321 stainless steel was carried out in a pure Al bath. The microstructural features of the coating were studied using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. These studies revealed that the coating consists of two regions:an Al top coat and an aluminide layer at the interface between the steel and Al. The Al top coat was found to consist of intermetallic phases such as Al₇Cr and Al₃Fe dispersed in an Al matrix. Twinning was observed in both the Al₇Cr and the Al₃Fe phases. Furthermore, the aluminide layer comprised a mixture of nanocrystalline Fe₂Al₅, Al₇Cr, and Al. Details of the microstructural features are presented, and their formation mechanisms are discussed.