换热器用00Cr25Ni7Mo4N焊接件不合格原因分析

换热器用00Cr25Ni7Mo4N焊接件在进行点蚀腐蚀实验和力学性能检验时,发现其耐点蚀能力差及低温(-40℃)冲击韧性低等现象.经检验和分析发现,由于在00Cr25Ni7Mo4双相不锈钢的晶界间析出了有方向性的脆性相σ相,使冲击试样发生沿晶断裂,同时σ相的析出导致焊接件耐腐蚀性能变差.建议选择小热量输入的焊接工艺,焊接过程要快速冷却,以便有效控制σ相的析出.     

淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.     

时效温度对890MPa级含铜钢组织与性能的影响

根据纳米析出强化机制,设计了一种屈服强度为890MPa的超高强海洋工程用钢——NEU890钢.在相同固溶条件下,研究了时效温度对NEU890钢显微组织、室温拉伸性能、-40℃ Charpy冲击功的影响.用透射电子显微镜分析纳米级析出相分布,并计算出其强度贡献值.结果表明,固溶态试样屈服强度为852MPa,500℃时效屈服强度达到峰值1026MPa,呈现典型时效析出强化特征.NEU890钢的脆性时效温度区间为300~500℃.当时效温度为550~600℃时,NEU890钢的屈服强度为994~910MPa,-40℃冲击功为108~166J,可满足EQ91钢拉伸和冲击性能指标要求.     

钒微合金化中锰钢组织与性能研究

对一种钒微合金化低碳中锰钢进行了轧制及热处理实验,对其组织与性能进行了研究,通过选取合理的热处理工艺,获得了良好的强韧性指标.结果表明:热轧态中锰钢的屈服强度在700MPa以上,-40℃的冲击功为67J,当淬火温度和回火温度分别为900℃和600℃时,实验钢的屈服强度在650 MPa以上,-40℃的冲击功为275J,具有良好的强韧性指标.热处理态实验钢的组织为回火马氏体,组织细化有利于提高实验钢的低温冲击功,当淬火温度为900℃时,在回火过程中可析出大量20nm以下的二元相VC,其析出强化量在150 MPa以上.     

2205双相不锈钢中σ相的析出规律

2205双相不锈钢经过1300℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后,在不同温度下保温不同时间后水冷.利用金相显微镜和透射电镜观察试样的组织,用 Image Tool 软件分析组织中σ相的含量,研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律.在950℃保温,当冷轧变形量从50%增大到85%时,σ相析出时间从30 min 缩短为3 min.冷轧变形量为85%的试样,在950℃保温,当保温时间从3 min 延长至30 min 时,σ相的体积分数从1.2%增大到11.8% .在 875~950℃保温5 min 后,当温度从875升高至950℃时,σ相的体积分数从8.9%降低至3.6%;在975℃保温5 min 后,组织中不存在 σ相.     

2205双相不锈钢中σ相的析出行为

对固溶处理后的双相不锈钢2205进行了不同温度下(750~950℃)的等温时效处理,利用OM观测不同时效条件下析出相的形貌特征,重点观测了800℃下σ相的析出过程,并通过EDS,XRD,TEM和电子探针等检测手段对800℃,240min时效处理后试样的内部组织进行了研究,揭示了σ相的析出特征及机理.结果表明:σ相是一种Fe-Cr-Mo金属间化合物,属于四方结构;时效过程中,σ相通过δ铁素体→γ2+σ反应生成,合金元素Mo的扩散是其形成的主要影响因素;保温240min后,时效温度为800℃时σ相析出量最大,相同时间条件下时效温度为950℃时,σ相析出量明显降低.     

一种低合金低温铸钢及其组织与性能

针对极地石油钻机用大钩对材料的性能要求,设计了一种含Cr、Ni低合金低温铸钢,考察了不同热处理工艺对材料组织、室温力学性能以及低温冲击韧性的影响.采用扫描电镜、X射线衍射和透射电镜等手段分析了低温铸钢试样的微观结构、相组成及断口形貌.结果表明:该低温铸钢经930℃炉冷 920℃油冷 680℃空冷热处理后,其显微组织为回火索氏体,其中铁素体呈等轴状,渗碳体已趋于团球化;-20℃冲击功达到57 J,冲击断裂机制为韧性断裂,-45℃冲击功为32 J,冲击断裂机制为不完全脆性断裂.在此热处理条件下,低温铸钢试样表现出优良的室温综合力学性能和较高的低温冲击韧性,达到了石油钻机用大钩所要求的材质性能.     

热老化对核电主管道Z3CN20.09M不锈钢点蚀性能的影响

采用极化曲线和电化学交流阻抗法研究了400℃长期热老化对压水堆核电站一回路主管道用Z3CN20.09M铸造奥氏体不锈钢点蚀性能的影响.结果显示,材料的点蚀击破电位和电荷转移电阻随着热老化时间的延长而降低.热老化材料经550℃退火处理1 h后的点蚀击破电位和电荷转移电阻值均恢复到未老化材料的水平.研究表明此时α’相已经回溶,G相仍然存在,导致热老化试样点蚀性能下降的主要原因是α’相的析出.     

N80级石油套管在线形变热处理工艺

利用连轧管后的中间冷却、再加热及定减径过程,实现钢管生产的在线形变热处理,这种工艺既能提高钢管的性能,又能降低生产成本.结果表明:40Mn2V钢经在线形变热处理后,奥氏体晶粒度较直接定径工艺提高2.5~3级,生产无缝钢管的纵向冲击功Ak≥22 J,σ0.5≥555 MPa,σb≥819 MPa,延伸率≥23%,满足API标准对N80石油套管的性能要求.中间冷却过程中,奥氏体的完全分解程度以及合理的再加热温度是改善N80石油套管力学性能的关键.     

亚稳奥氏体对高强度海洋工程用钢力学性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0~6%)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分数的增加,屈服强度从753MPa降低到506MPa,抗拉强度介于794~843MPa,屈强比从0.9降低到0.6,延伸率从31.3%提高到36.2%.实验钢中残余奥氏体能够提高冲击塑性变形能力并阻碍裂纹扩展,在-80℃冲击功达到236J,然而热稳定性差的残余奥氏体在低温下优先转变成马氏体并降低了低温韧性,冲击功下降到136J.     

低温盐浴渗氮对Custom 465钢耐蚀及耐磨性的影响

为了提高Custom 465马氏体沉淀硬化不锈钢的耐磨性,分别在440、480和520℃对580℃时效后的样品进行了2 h的盐浴渗氮,使用显微硬度计、X射线衍射仪、电化学工作站、球盘式摩擦磨损仪、表面轮廓仪、扫描电镜等设备,研究渗氮温度对Custom 465钢表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性及耐磨性的影响. 随着渗氮温度升高,耐蚀性逐渐降低,但表面硬度增加,520℃处理后表面硬度增大到1240 HV,较未处理试样的400 HV明显上升,渗层厚度达到22μm. 440℃渗氮后表面物相为氮在马氏体基体中过饱和的α'N ,点蚀电位降低约60 mV;480℃时有少量CrN相析出,引起点蚀电位降低约180 mV,同时磨损体积下降约43%;520℃时CrN相的含量明显升高,自腐蚀电位降低约70 mV,无明显的稳态钝化区,磨损体积降低82%,减磨效果明显.     

冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响

工业纯铁(厚度为1mm)经580℃气体渗氮4h后进行不同方式(油淬,炉冷)的冷却,然后对油淬的试样进行自然时效和100~220℃的人工时效.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计和拉伸疲劳实验机等研究了不同热处理条件下渗氮层的微观组织结构和力学性能.结果表明:渗氮试样完全由化合物层和扩散层组成,冷却方式不改变化合物层的厚度和最外层的相结构,却显著影响扩散层的微观组织和力学性能.油淬试样的扩散层在自然时效过程中形成大量的氮原子团簇从而产生了自然时效强化;人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2相,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N相;自然时效样品具有很高的硬度和强度,人工时效样品的硬度和强度随时效温度的升高而降低,较高温度时效有助于提高延伸率;化合物层对渗氮层的强度没有很大影响,但却显著降低了渗氮层的拉伸疲劳强度.     

时效处理00Cr25Ni7M_0 3.5WCuN双相不锈钢的组织及力学性能

研究了固溶处理及相对低温短时的时效处理对00Cr25Ni7Mo3.5WCu N钢的组织以及力学性能的影响。结果表明:固溶处理使两相组织分布更加均匀;540℃时效处理时两相比例为σ/γ=46:54;630℃时效处理时发生了F→σ+γ'转变;铁素体相体积百分含量随着时效温度的增加而降低,由54%降到36%;冲击韧性随时效处理温度的升高先增后减,在540℃时冲击功达最大值226.93J;时效过程的热分析曲线没有明显的热效应,说明低温短时时效没有大量的脆性相析出。     

Fe-Mn-1.6 Ni-C水电用钢板轧后 直接淬火和回火工艺

通过Fe-Mn-1.6Ni-C钢板控制轧制、轧后直接淬火和560~710℃回火调质处理实验,研究了轧后直接淬火态和回火态的组织与性能变化.结果表明,轧后直接淬火得到组织细小的板条马氏体,固溶强化作用提高了其抗拉强度.经过回火热处理后,碳化物的析出及其对位错的钉扎作用,降低了钢的抗拉强度,提高了钢的屈服强度.随着回火温度的升高,碳化物聚集长大,铁素体发生回复与再结晶,造成强度下降以及冲击韧性提高.当回火温度高于A_○c1时,粗大的碳化物极易引起裂纹形核,破坏钢的冲击韧性.Fe-Mn-1.6Ni-C钢最优的回火温度为680℃,屈服强度为963MPa,抗拉强度为988MPa,延伸率为20.0%,-60℃冲击功为142J.     

时效对10Ni10Mn2CuAl钢组织及性能的影响

基于富Cu相和NiAl(Mn)相复合沉淀析出强化的方式设计了一种新型高强度舰船用钢10Ni10Mn2CuAl,探究了时效处理工艺对10Ni10Mn2CuAl钢的组织及性能的影响.采用Thermo-Calc软件对析出相析出温度和含量进行理论计算,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对基体典型夹杂及对时效处理后组织进行了分析,并进行了性能测试.研究结果表明:钢中富Cu相析出温度区间为300~606℃,最高质量分数为1.41%.随时效时间增加,马氏体板条呈现粗化到细化演变,硬度增加到峰值后趋于稳定.随时效温度升高加速析出相析出过程,硬度达到峰值的时间缩短.在最佳热处理工艺下(500℃时效24h),实验钢屈服强度为1435.51MPa,抗拉强度为1555.42MPa,延伸率为8%,综合性能达到最优.     

回火温度对在线淬火Q690q桥梁钢显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜和扫描电镜观察了不同回火温度下在线淬火Q690q试验钢显微组织,并通过拉伸试验对其力学性能进行了测试.结果表明,在线淬火试验钢主要为板条贝氏体组织,在540~650℃回火,试验钢为回火索氏体组织(铁素体基体上分布着较多的碳化物颗粒).随着回火温度的升高,板条尺寸变大,碳化物颗粒析出数量增多,平均尺寸变大,大角度晶界数量增多.同时随着回火温度的升高,试验钢强度呈下降趋势,塑韧性呈上升趋势.620℃下试验钢的综合力学性能最佳,屈服和抗拉强度分别为878,992MPa,断后延伸率为20%,-40℃下冲击吸收功为143 J.     

高韧性420MPa级桥梁钢开发及强化机制分析

通过优化合金成分、改进控轧控冷工艺等手段,成功开发出屈服强度在480~530MPa,抗拉强度在560~630MPa,延伸率在21%~25%,-20℃冲击功全部在200J以上的Q420桥梁钢.对透射电镜下的析出相及金相显微组织中的晶粒尺寸进行相关统计计算,得到各类强化贡献量数值,并对Q420桥梁钢的强化机制进行了分析.分析结果表明:在新开发的Q420桥梁钢中析出强化贡献量占全部强度的10%以下,而固溶强化量及细晶强化量分别占全部强度的54%及36%,因此确认420MPa级桥梁钢的强化机制以固溶强化、细晶强化为主.     

回火温度对超高强韧船体结构钢力学性能的影响

借助OM、SEM、EBSD及力学性能测试等手段,研究了回火温度对低碳超高强韧船体结构钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,经不同温度(500～650℃)回火2 h后,试验钢的显微组织均为回火索氏体,随着回火温度的升高,钢中析出渗碳体数量及大角度晶界含量逐渐增加;力学性能测试结果显示,试验钢的抗拉强度和屈服强度随回火温度的升高而降低,屈服强度在回火温度区间内均在782 MPa以上,达到超高强度船体钢的要求;试验钢的塑性和韧性随着回火温度的升高有所提升,延伸率和室温冲击吸收功分别保持在12%和212 J以上,且当回火温度为650℃时,试验钢于-80℃下的冲击吸收功高达64 J,这主要与钢中大角度晶界含量有关。     

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

“低成本”X80管线钢工艺及力学性能

利用TMCP技术实现了管线钢X70级向X80级的升级,并研究了板材的力学性能及断口分离现象.结果表明:对于不同方向的拉伸性能,板状试样得到的强度均比圆棒试样大,并且随着卷取温度的升高,圆棒试样的屈服强度呈先增后减的趋势;各工艺-20℃的冲击功AkV(-20℃)均在310 J以上,韧脆转变温度均在-100℃以下;分析系列冲击载荷-位移曲线得出,随着温度的降低,冲击功降低,最大载荷增大.另外,由冲击断口的能谱分析结果得出,冲击断口附近主要以Al的氧化物、MnS等第二相粒子为主.