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.     

形变诱发马氏体时效不锈钢的研制及其强化机制的研究

本文利用形变诱发马氏体相变和时效强化手段研制出一种形变诱发马氏体时效不锈钢00Cr12Ni5Mn8Cu2TiRE钢,经1050℃、0.5h固溶处理+80%冷变形+410℃、2.5h时效处理后,其σ_b≥2100MPa,ψ≥35%,δ≥4%;其耐腐蚀性能良好。该钢具有ε和α′二种诱发马氏体,当变形量达75%以上时基体主要为α′马氏体组织。文中分析了该类钢中强度指标与形变量(ε)、主要合金元素含量和α′马氏体体积分数(V_α′)之间的关系,并给出了相应的关系式。     

晶界工程处理对304不锈钢耐蚀性能和力学性能的影响

通过扫描电子显微镜、电化学工作站、晶间腐蚀试验及万能材料拉伸试验机研究了晶界工程处理对304不锈钢耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果显示,经8%冷轧变形及1 100 ℃退火6 min处理后的304不锈钢,与1 050 ℃固溶处理30 min的304不锈钢相比,低重合位置点阵(coincidence site lattice, ΣCSL) 晶界比例从45.1%增加到77.8%,Σ3晶界比例从42.0%增加到65.5%。并且在迁移的随机晶界上引入了具有低晶界能的特殊晶界片段退火孪晶,降低了大角度晶界网络的连通性,优化了晶界分布,提升了304不锈钢抗晶间腐蚀性能。晶界工程处理对304不锈钢的力学性能影响较小,晶界工程处理后,其抗拉强度和屈服强度小幅度降低,分别降低了20 MPa和13 MPa,伸长率提高了8%。     

50Mn18Cr4V高锰无磁钢板的组织与性能

实验观察了50Mn18Cr4V高锰无磁钢板材热轧和热处理后的微观组织,并测试了其力学性能和磁导率。结果表明:轧制板材厚度≤4.5mm时,由于终轧温度较低,钢中VC第二相的应变诱导析出对50Mn18Cr4V钢发生动态再结晶的抑制作用更加明显,导致热轧板组织全部为变形的奥氏体,需要通过后续热处理改善综合性能。固溶处理过程以较小的速度冷却,有助于减少钢中马氏体的生成量。经过650℃时效处理5h后,实验钢的屈服强度为604 MPa,抗拉强度为1 020 MPa,断后伸长率为40%,相对磁导率为1.002,具有良好的力学性能与较低的磁导率。     

冷轧AISI 304不锈钢微观组织及力学性能的变化

采用金相显微镜、铁素体测量仪、硬度计及力学分析等手段,研究了AISI 304不锈钢的微观组织和力学性能在冷轧过程中的演变规律.试验结果表明:冷轧变形可使AISI 304不锈钢产生形变诱发马氏体相变,试样中金属晶粒沿着轧制方向被拉扁拉长;在冷轧压下量较小时,仅有少量的奥氏体相转变为马氏体相,并且马氏体组织以板条状出现;冷轧压下量较大时,金属晶粒逐渐被拉长为纤维状;随着冷轧压下量的增大,马氏体体积分数、硬度和抗拉强度均随之增大,但延伸率逐步下降.     

高氮奥氏体不锈钢层片结构热处理调整

以0Cr21Mn17Mo2NbN高氮奥氏体不锈钢为实验材料,经1 140℃和10h固溶处理后,在750、850、950℃下进行不同保温时间时效处理,然后经1 020℃分别保温2、4h后水淬。实验结果表明,相同的保温时效时间内,850℃下析出最为明显。同一时效温度下,随保温时间延长,胞状析出物由晶界向晶内生长,形状呈层片状、条状、短棒状及颗粒状;850℃时效8、16h后经1 020℃保温4h,析出物球化现象比较明显。随着保温时间延长,硬度不断降低。     

2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的组织与力学性能

采用透射电镜、X射线衍射及普通金相技术研究了2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的显微组织。结果表明,该钢在固溶状态下组织为单相奥氏体,冷变形后组织中出现了诱发的ε马氏体与α′马氏体,同时产生了大量的形变孪晶。电镜观察表明,γ、ε、α′总是伴生出现,三者间存在[10]_γ∥[111]_α′∥[01]_s的取向关系。拉伸试验结果表明,该钢的屈服强度、抗拉强度随形变量的增加较一般金属快。采用铁素体仪对不同形变量下的α′马氏体的定量测量表明,随形变量增加,α′马氏体量增多。这说明该钢冷变形下强度的增加不仅来自奥氏体本身的应变硬化,诱发的α′马氏体也具有重要的作用。     

近固溶度高温析出对7055铝合金时效强化和应力腐蚀的影响

对7055合金采用先高温固溶后降温析出处理,通过光学显微镜、TEM观察和力学性能测试,分析了固溶后高温预析出处理对7055铝合金显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:先高温固溶后再进行降温处理,在近固溶度条件下于晶界处产生预析出,并提高了后续时效状态下晶界析出相不连续分布的程度;这种预析出在保持高强度和高塑性的同时,可以改善合金的应力腐蚀抗力.     

AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化

在不同温度下对AISI304不锈钢进行不同方式、不同程度冷加工,用铁素体测量仪测定马氏体相变量,研究了冷加工与马氏体相变的关系;将AISI304不锈钢在低温(液氮,-70#℃)条件下进行不同程度拉伸,采用透射电镜观测位错分布,研究了冷加工与位错密度的关系.结果表明:冷加工在一定条件下可以产生形变诱发马氏体,其含量随冷加工变形量的增大而增加;同时,冷加工导致AISI304不锈钢中金属晶粒拉长,其位错密度随冷加工变形量的增加而增大.     

共析钢温变形过程的组织球化与超细化

利用热模拟压缩变形、SEM和热磁法实验,研究了共析钢在600~700℃变形过程的组织演变规律,探讨了变形及随后保温过程对珠光体球化、组织超细化和渗碳体溶解、再析出的影响.实验表明:共析钢温变形过程中发生珠光体片层溶断,渗碳体逐渐球化,以及伴随铁素体动态回复再结晶的同时细小弥散渗碳体颗粒在基体析出的过程.提高温度有利于上述复合过程的进行.形变组织经过保温后,亚微米级别的等轴铁素体晶粒和渗碳体颗粒弥散分布的复相组织的均匀性程度有所提高.温变形过程中渗碳体溶解和在铁素体内再析出的事实得到证实.     

晶界特征分布对304不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过5%的冷轧变形及在1 100 ℃退火5 min,使304不锈钢中的低ΣCSL晶界比例从固溶处理后的49%提高到75%（Palumbo-Aust标准）.采用C型环样品恒定加载方法,在pH值为1.5的沸腾25%NaCl酸化溶液中进行应力腐蚀实验,低ΣCSL晶界比例为75%的样品在浸泡120 h内没有发生应力腐蚀开裂,而低ΣCSL晶界比例为47%的试样在浸泡24 h后就产生了应力腐蚀裂纹.由断口形貌观察及电子背散射衍射(EBSD)分析表明,开始发生的晶间腐蚀会成为后来应力腐蚀开裂的裂纹源,应力腐蚀开裂由最初的沿晶转变为穿晶形式.低ΣCSL晶界比例提高后的试样因其抗晶间腐蚀性能较好,抑制了在Cl^-环境下应力腐蚀裂纹的萌生,因而提高了抗应力腐蚀性能.     

Martensite transformation induced by deformation and its phase electrochemical behavior for stainless steels AISI 304 and 316L

The martensite transformation induced by tensile elongation and its effect on the behavior of phase electrochemistry of AISI 304 and 316L in 3.5% NaCl solution were studied. The results show that the content of α'-martensite in stainless steel 304 increases with the true strain. As α'-martensite content increased, free corrosion potential and pitting potential of stainless steel 304 in 3.5% NaCl solution appeared the change trend of a minimum. It was also found that pitting nucleated preferentially at the phase interfaces between martensite and austenite. There existed apparent difference between electrochemical properties of austenite and of martensite for stainless steel 304 and 316L in 3.5% NaCl solution.     

302HQA钢冷变形过程组织演化分析

通过室温压缩实验,研究了奥氏体不锈钢302HQA的冷变形行为.组织分析和X射线衍射分析表明,冷变形过程产生了形变马氏体.进一步磁性检测表明:随着变形量的增加,形变马氏体的量也增加;在小变形条件下,变形速率对形变马氏体的生成量影响较小;当变形量增加到50%时,随着变形速率的增加,由于变形热效应的影响,形变马氏体含量反而有所下降.     

超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N非敏化态晶间腐蚀与磷(硅)的晶界偏聚

运用金相、电子显微镜观察及表面分析技术,研究了超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N制造的汽提管在尿素生产环境下的腐蚀形态和机理。结果表明:该钢种在生产条件下产生非敏化态晶间腐蚀。其特征是腐蚀介质不仅沿晶界向钢的内部渗入,而且同时向晶界的两侧扩展,因而在管断面上观察到的晶间腐蚀路径较宽,但深度较浅并呈现漏斗形貌。电子显微镜观察、二次离子质谱、俄歇能谱分析及计算表明,这种材料晶界不贫铬、无第二相沉淀,但有磷(硅)的高度偏聚。晶界区磷的含量(约25％)比晶内高约三个数量级。作者认为,磷的晶界偏聚造成的与晶内在腐蚀电解质溶液中的电位差,是这种超纯奥氏体不锈钢非敏化态晶间腐蚀的原因。     

Preparation of high-performance ultrafine-grained AISI 304L stainless steel under high temperature and pressure

Bulk ultra-fine grained (UFG) AISI 304L stainless steel with excellent mechanical properties was prepared by a high-temperature and high-pressure (HTHP) method using nanocrystalline AISI 304L stainless steel powders obtained from ball milling. Samples were sintered in high-pressure conditions using the highest martensite content of AISI 304L stainless steel powders milled for 25 h. Analyses of phase composition and grain size were accomplished by X-ray diffraction and Rietveld refinement. By comparing the reverse martensite transformation under vacuum and HTHP treat, we consider that pressure can effectively promote the change in the process of transformation. Compared with the solid-solution-treated 304L, the hardness and yield strength of the samples sintered under HTHP are considerably higher. This method of preparation of UFG bulk stainless steel may be widely popularised and used to obtain UFG metallic materials with good comprehensive performance.     

Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金与304不锈钢的空蚀

将Cr-Ni-Mo-Cu合金通过钨极氩弧焊堆焊到304不锈钢表面,利用超声波振动设备模拟空蚀环境,研究Cr-Ni-Mo-Cu合金作为不锈钢堆焊层,在人工海水环境下的空蚀行为及耐空蚀性能,测定Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金空蚀过程中的失重量和失重率,并与同样空蚀条件下的304不锈钢进行对比,用扫描电镜(SEM)对试样堆焊层的空蚀后的表面与截面进行观察.结果表明:Cr-Ni-Mo-Cu合金材料比304不锈钢具有更好的耐空蚀性能;空蚀过程中合金在晶界薄弱处易产生裂纹,并在延伸和扩展后促使材料发生剥落;空蚀冲击使合金发生了加工硬化,提高了堆焊层的耐空蚀性能.     

热处理对硝酸熔盐中347H不锈钢腐蚀行为的影响

利用静态熔盐浸泡实验,研究了不同晶粒度的347H不锈钢在565 ℃混合硝酸熔盐(60%NaNO₃+40%KNO₃)中长达120 h的腐蚀行为.通过增重法绘制腐蚀动力学曲线,并研究347H不锈钢的表面腐蚀产物、物相、腐蚀表面微区成分,解释347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀机理.结果表明:经过固溶处理调控晶粒度的347H不锈钢在熔盐腐蚀中腐蚀速率有所降低,腐蚀动力学曲线变为线性增长趋势.通过XRD检测得到,347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀产物主要是Fe₂O₃和少量的Fe₃O₄及NaFeO₂.Fe₃O₄,结构致密,能有效减小硝酸熔盐对钢基体的腐蚀,导致347H不锈钢在腐蚀后期质量损失有所降低.腐蚀产物形貌和横截面厚度分析结果表明,经过1 160 ℃固溶处理1 h后不锈钢晶粒度达到7级时,腐蚀层厚度达到最低为0.661 μm,此时347H不锈钢在硝酸熔盐中的耐腐蚀性达到最好.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢剪切变形诱发的表面纳米化

对1Cr18Ni9Ti板材进行球磨处理,利用光学显微镜、X射线衍射和透射电镜研究剪切变形方式下深度方向的组织演变.结果表明,剪切变形可以在1Cr18Ni9Ti中诱发表面纳米化,其过程包括:奥氏体内通过位错的增殖、运动、湮灭和重组形成具有亚微米尺度的、取向差较小的位错胞;位错胞壁不断吸收位错而转变成小角度和大角度晶界,将原始粗晶分割成亚微晶;应变量和应变速率的增加诱发机械孪生,形成纳米量级的板条状马氏体;细化组织重复上述过程使晶粒尺寸减小、取向差增大,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.外力作用方向并未改变纳米化过程,但会影响变形层的厚度.     

高强度马氏体钢显微组织对腐蚀行为影响的研究进展

The high strength martensite steels are widely used in aerospace, ocean engineering, etc., due to their high strength, good ductility and acceptable corrosion resistance. This paper provides a review for the influence of microstructure on corrosion behavior of high strength martensite steels. Pitting is the most common corrosion type of high strength stainless steels, which always occurs at weak area of passive film such as inclusions, carbide/intermetallic interfaces. Meanwhile, the chromium carbide precipitations in the martensitic lath/prior austenite boundaries always result in intergranular corrosion. The precipitation, dislocation and grain/lath boundary are also used as crack nucleation and hydrogen traps, leading to hydrogen embrittlement and stress corrosion cracking for high strength martensite steels. Yet, the retained/reversed austenite has beneficial effects on the corrosion resistance and could reduce the sensitivity of stress corrosion cracking for high strength martensite steels. Finally, the corrosion mechanisms of additive manufacturing high strength steels and the ideas for designing new high strength martensite steel are explored.