大型水轮机叶片马氏体不锈钢的超声空蚀行为

利用超声振荡空蚀设备研究了一种大型水轮机马氏体不锈钢合金成分调整前后在蒸馏水和模拟长江水中的空蚀行为.观察空蚀表面形貌,结合力学性能,与普通13-4不锈钢进行对比分析.研究结果表明:3种不锈钢的显微组织由马氏体、铁素体和残余奥氏体组成;降低C,S,Si增加Ni,Mo,Mn并且经过精炼工艺改进后,不锈钢抗空蚀能力高于原合金和13-4不锈钢.调整后不锈钢的空蚀稳定期失重率小于7 mg/h,仅约为原合金的75%和13-4不锈钢的25%.在空蚀过程中,较软的铁素体相首先脱落,其次是较硬的马氏体相,并且观察到了清晰的空蚀表面疲劳源形貌.     

00Cr25Ni2Mo3Mn10N高氮超级双相不锈钢的组织和性能

一种新型的资源节约型高氮超级双相不锈钢00Cr25Ni2Mo3Mn10N开发出来,氮质量分数达到0.5％.研究表明,经热锻和1 050 ℃固溶处理后,基体组织由铁素体和奥氏体组成,铁素体质量分数约为47％,氮质量分数的增加能明显提高材料的机械性能和腐蚀性能.通过对比研究表明,00Cr25Ni2Mo3Mn10N的综合性能相当于或优于00Cr25Ni7Mo4N 超级双相不锈钢.     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的多相流损伤行为

对水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢及其精炼合金在蒸馏水和模拟长江水中进行了旋转圆盘仪空蚀和冲蚀以及二者组合的多相流损伤实验,并与普通13-4不锈钢进行对比分析·结果表明,精炼工艺改进后的0Cr13Ni5Mo不锈钢晶粒内部的铁素体组织得到了细化,抗冲蚀和多相流损伤能力明显高于原合金和13-4不锈钢·3种不锈钢的冲蚀、空蚀与冲蚀联合作用损伤累积失重-时间曲线均呈直线关系,空蚀和冲蚀联合作用对材料造成的损伤明显高于空蚀和冲蚀单独作用·     

硫化氢环境下两种不锈钢的应力腐蚀开裂行为

用U形弯试样浸泡和慢应变速率拉伸实验研究了3Cr17Ni7Mo2SiN和00Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢在硫化氢介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为.2205不锈钢的SCC萌生孕育期较长,在pH较低的饱和H2S溶液中具有明显的SCC敏感性,其SCC敏感性随溶液pH值的升高或H2S含量的降低而迅速降低.3Cr17Ni7Mo2SiN的SCC孕育期均低于2205不锈钢,在pH≤4.5、H2S的质量浓度≥103mg·L-1的H2S介质中均具有明显的SCC敏感性,其SCC敏感性受pH值和H2S含量变化影响较小.3Cr17Ni7Mo2SiN的SCC以沿晶裂纹萌生,扩展后转变为穿晶应力腐蚀开裂;2205不锈钢近表面处首先发生奥氏体-铁素体相间氢致开裂,并促进SCC萌生,其SCC为穿晶应力腐蚀开裂.     

经济型双相不锈钢2101中氮化物在基体中的平衡固溶度计算

为了解析出物对经济型双相不锈钢2101热塑性的影响机制,对比了相同工艺下2101和2205双相不锈钢在热变形过程中相界析出物产生的规律.结果表明:2101钢比2205钢的相界处更倾向于产生析出物,促使后续热变形过程中相界产生裂纹,进而影响材料的热塑性.根据热力学相关数据,通过Thermo-Calc和实验测试数据,推导出2101和2205双相不锈钢析出物Cr2N的平衡固溶度公式,计算实验钢中析出物Cr2N的全固溶温度,同时引入Wagner相互作用系数,考虑了Ni、Mn、Mo和Si对固溶度积公式的影响.发现2101双相不锈钢中Cr2N的全固溶温度比2205钢高100℃左右,计算结果和实验结果吻合较好.实际生产过程中必须控制双相不锈钢热轧的终轧温度到全固溶温度以上,否则相界容易产生氮化物析出,影响材料热塑性.     

固溶温度对0Cr32Ni7Mo3N双相不锈钢组织和耐蚀性能的影响

对0Cr32Ni7Mo3N双相不锈钢进行了1 180℃～1 220℃的固溶处理。采用XRD、OM、EDS及电化学工作站研究了固溶温度对材料的显微组织和耐蚀性能的影响。结果表明:随固溶温度的升高,γ相含量逐渐降低,Cr、Mo和Ni在两相中的分布趋于均匀;Cr和Mo在两相的分配系数K_(Cr)和K_(Mo)对材料的耐蚀性起主导作用,K_(Cr)和K_(Mo)随温度的升高逐渐减小,材料的耐蚀性下降。     

双相不锈钢热变形行为研究

采用高温压缩实验方法研究了两种不同氮含量双相不锈钢00Cr22Ni5Mo3N和00Cr22Ni1Mo0.7N在1 000~1 200℃温度范围内、应变速率为0.01~30 s-1条件下的热变形行为.根据实验数据构建了两种双相不锈钢的热变形方程,两种双相不锈钢的形变激活能分别为534 kJ/mol和482 kJ/mol.通过对微观组织的观察和分析,确定了较高温度且较低应变速率区域为优化的热加工区域.在该优化的热加工区域进行变形时,奥氏体和铁素体发生充分的动态再结晶和动态回复;而在较低温度、较高应变速率区域进行变形时,微观组织呈现强烈的局部流变,甚至可以观察到裂纹.     

乙二醇不锈钢蒸发器晶间应力腐蚀的试验研究

采用一种新型的试样加载方式模拟乙二醇蒸发器不锈钢材料焊接接头附近的应力，通过硫酸一硫酸铜腐蚀实验和金相分析对1Cr18Ni9Ti和SAF22052种不锈钢材料在应力状态下，焊态与敏化状态试样进行晶间腐蚀敏感性评价，实验结果表明：在相同的焊接工艺条件下，随着腐蚀时间的增长，1Cr18Ni9Ti焊态试样的抗晶间应力腐蚀能力有所下降；而敏化态的试样抗晶间应力腐蚀能力有明显降低。对于SAF2205双相不锈钢，无论在焊态下还是在敏化态下，均表现出良好的抗晶间应力腐蚀性能。综合而言，SAF2205的耐晶间应力腐蚀能力要比1Cr18Ni9Ti强。     

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.     

变形速率对2205双相不锈钢形变诱导相变的影响

通过单道次压缩热模拟试验,研究了2205双相不锈钢在热变形过程中组织组成相奥氏体相(γ)和铁素体相(δ)所占比例的变化情况.分析得到:2205双相不锈钢在热变形过程中存在奥氏体相和铁素体相之间的相互转变,且热变形过程中发生的两相之间的相互转变也是2205双相不锈钢热变形过程中的一种动态软化机制.变形速率对2205双相不锈钢热变形过程中发生的相转变的影响规律为:变形速率很小时,δ→γ的转变占较大比重;随着变形速率的升高,γ→δ所占比例增加.     

Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性

通过高温拉伸和高温压缩试验研究了两种Cr21节约型双相不锈钢在950～1150℃温度范围内的高温塑性,结果表明两种材料的高温塑性差异很大.通过温度、应变速率、相比例和显微组织4个方面的分析发现,适当增加稳定铁素体相元素和升高变形温度有利于提高Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性.在较低温度较高应变速率热变形时,裂纹容易在被拉长的奥氏体和铁素体相界处形核并沿着相界在铁素体内进行扩展.     

镍基等离子熔覆堆焊层的空蚀特征与性能

利用等离子熔覆设备堆焊制备了三种不同成分的镍基合金层(Ni46、Ni67、Ni60/35WC),制样后在旋转圆盘空蚀试验机上对制备的合金层进行了空蚀磨损实验.采用SEM、XRD、显微硬度、失重分析法对空蚀前后的合金层进行了对比分析.结果表明:所有堆焊层的失重均大于对比的304不锈钢;SEM形貌观察堆焊层组织中存在缺陷或孔隙,空蚀后组织中的缺陷呈裂纹状发展,因此空蚀伴随着强烈的疲劳损失过程;XRD分析表明空蚀过程诱发了Ni60/35WC表面的相变;另外,空蚀还引起了材料Ni67和Ni60/35WC加工硬化,而Ni46出现了加工软化.     

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.     

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

采用等离子熔覆工艺,以Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末为原料;在Q235钢基材表面制备了高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明,涂层中含有大量硬质耐磨相（Cr,Fe）7C3,具有较高的显微硬度,涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性,经44 h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。     

2205双相不锈钢在真空条件下氯化物溶液中的点蚀研究

采用电化学方法和形貌分析研究了真空条件下2205双相不锈钢在Na Cl溶液中的点蚀和再钝化行为。结果表明:(1) 2205双相不锈钢在真空度为60 k Pa的50 g/L Na Cl溶液中的临界点蚀温度和再钝化温度均在55℃～60℃之间;(2)随着Na Cl浓度(50 g/L～300 g/L)的增加,2205双相不锈钢的临界点蚀温度和再钝化温度变化不明显,但其击穿电位和再钝化电位的值均减小,更容易遭受点蚀破坏;(3)在温度低于临界点蚀温度的30℃下,2205双相不锈钢在不同点蚀发展程度下(强制回扫电流密度0. 01 m A/cm2～5. 00 m A/cm2)均具有良好的再钝化能力。     

等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料, 采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度. 使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为. 结果表明: 材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层＞0Cr13Ni5Mo＞1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因.     

双相不锈钢与微合金钢异金属焊接接头的组织及性能

采用ER2209焊丝对双相不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极气体保护焊接,获得了具有良好力学性能的异种钢焊接接头.焊接接头不同区域显微组织观察和成分分析表明,微合金钢与不锈钢焊缝间存在异金属熔合区和第二类边界线,熔合区存在Ni、Cr的浓度梯度分布,且硬度高于两侧的焊缝和母材.通过宏观拉伸、缺口拉伸和低温冲击实验测试了焊接接头的力学性能,并获得了接头不同部位在1mol.L-1NaCl溶液中的极化曲线.拉伸试样断裂发生于强度相对较低的微合金钢母材.焊缝金属的缺口拉伸强度和冲击韧性均略低于双相不锈钢母材,但腐蚀电位略高于母材.微合金钢热影响区与母材力学性能相当,腐蚀电位略高于母材.     

N_2对不锈钢GTAW焊缝铁素体含量和组织演变过程的影响

在不锈钢的焊接中,控制焊缝金属中的铁素体含量对于防止出现热裂纹、保证焊缝耐蚀性能和力学性能都有着重要的作用.在不锈钢中氮是强烈的奥氏体化元素,通过在保护气体中加入N_2的方法向焊缝过渡氮元素从而调控焊缝中的铁素体含量是一种简单可行的技术思路.本研究采用实时调整气体配比技术配制不同配比的Ar-N_2混合气作为保护气体,对304L奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢进行了GTAW多层多道焊接试验.分析研究了保护气体中的N_2添加量对奥氏体不锈钢焊缝金属中铁素体含量的影响以及对双相不锈钢焊缝金属中的相比例和微观组织的演变规律.结果表明,对304L不锈钢,保护气中加入0.5%～1.0%的N_2能够将焊缝中平均铁素体数FN有效控制在3～7范围内.对2205双相不锈钢,打底焊时保护气中加入3.0%的N_2能够有效促进一次奥氏体的形成并抑制二次奥氏体的析出;填充和盖面焊则应减少保护气中的N_2含量或用纯Ar作为保护气才能保证焊缝的整体相比例在合理范围内.该研究工作对推广动态气体配比技术在不锈钢焊接生产中的应用提供了前期的理论基础.     

铸造奥氏体不锈钢在含有Cl~-界质中的点蚀行为

本文采用化学浸蚀法及电化学动态测定了铸造奥氏体不锈钢在含有C1~-介质中的点蚀起源及点蚀规律。实验结果表明:铸造奥氏体不锈钢的点蚀起源于钢中夹杂物处.而含有Cr、Mo的铸造奥氏体不锈钢有良好的抗蚀性能.     

含氮不锈钢凝固模式及显微组织研究

研究了四种不同N含量的18Mn18Cr N不锈钢的凝固模式、显微组织和元素分布.结果表明:N含量影响18Mn18Cr N合金系的凝固模式和显微组织.氮的质量分数由0.07%增加至0.72%时,实验钢的凝固模式由F模式转变为A模式,显微组织由铁素体和奥氏体魏氏两相组织转变为铁素体和奥氏体两相组织以及单相奥氏体组织.N含量影响奥氏体相形貌,随N含量增加,奥氏体由板条状、针状转变为枝晶间和等轴状.枝晶间和等轴状奥氏体晶粒中存在褶皱形貌,且随着氮含量增加,褶皱数量增多.褶皱的产生与凝固过程中奥氏体相内部Fe、Mn、Cr元素的偏析有关,且该凝固偏析被保留至室温组织中.