316L不锈钢的高压增氮与脱氧研究

采用真空/高压感应炉在0.1～1.0 MPa高纯氮气氛下熔炼316L不锈钢,分析了氮的溶解度与氮分压之间的关系.氮在316L不锈钢中的溶解服从Sievert定律.采用热力学数据预测了不同氮分压下316L不锈钢中氮的溶解度,计算结果表明,预测值与实验值相吻合.采用铝、硅钙以及二者混合进行脱氧,总氧含量可以达到 20×10-4%以下,提出了制备低氧高氮316L不锈钢的实验条件.     

氮在Fe-Cr-Mn合金体系中的溶解度计算模型

基于前期的研究成果和规则熔体模型,建立了氮在Fe-Cr-Mn合金体系各相中氮溶解度计算模型.对18Cr-18Mn合金体系的计算结果表明,随着氮分压的增加,氮在各相中的溶解度增加,而且δ铁素体相区逐渐减小甚至消失,因此提高氮分压可避免合金体系在凝固过程中形成气孔.适当提高合金体系中奥氏体形成元素的含量,在合金体系凝固过程中氮溶解度较小的δ相区减小甚至消失,因此可减小氮在其凝固过程中的析出趋势.该模型的计算结果与前人的研究结果吻合得较好.     

含氮316L不锈钢氮合金化工艺研究

在常压和真空条件下研究了温度与氮分压对316L不锈钢中氮溶解度的影响,钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高,随着氮分压的增大而增大.建立了316L不锈钢氮溶解度热力学计算模型,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合.在1773～1873K条件下,生产控氮型316L不锈钢,氮分压要控制在6～28kPa以上;生产中氮型316L不锈钢,氮分压要控制在22～101kPa以上.常压下吹氮10min,钢液含氮量即可超过0.10%.     

供应链企业间合作关系博弈研究

采用插入钢液内部的吹氮管进行浸入式吹氮方法,研究了304、316和420不锈钢液中氮的溶解度及温度和氮气分压的影响。得到了三个品种的不锈钢,在不同温度和氮气分压下氮的溶解度数据,并对氮的溶解度计算模型进行了验证。结果表明：（1）304不锈钢在1 540℃和1 580℃,100 kPa下的溶解度分别为0.234%和0.206%;316不锈钢在1 500℃、1 540℃和1 580℃、100 kPa下的溶解度分别为0.22%、0.2%和0.17%;420不锈钢在1 510℃和1540℃、100 kPa下的溶解度分别为0.14%和0.13%。温度升高氮的溶解度降低。（2）316不锈钢在1 540℃下,氮气分压分别为20、40、60、80和100 kPa时的溶解度分别为0.10%、0.14%、0.16%、0.18%和0.20%。不锈钢液中氮的溶解度与氮气分压的平方根成正比。     

1 473 K,O.1 MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮

对0.1 MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮进行了实验研究.结果表明,渗氮过程钢中氮的平均质量分数与渗氮时间的平方根成正比,渗氮反应平衡时间受钢的化学成分影响;渗氮反应达到平衡后,钢中氮的平均质量分数与其成分的关系可用线性关系近似表示为ω[N]eq=0.066w[cr]+0.029w[Mn]-0.608;向0.1 MPa氮气氛中添加0.5%的氢气可以显著提高渗氮速率.在本实验条件下,Cr,Mn质量分数之和大于20%的Fe-Cr-Mn系不锈钢在1 473 K,0.1 MPa氮气氛中渗氮12.5 h后,可以得到含氮量大于0.5%的高氮奥氏体不锈钢.     

1473K，0.1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮

对0．1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮进行了实验研究。结果表明，渗氮过程钢中氮的平均质量分数与渗氮时间的平方根成正比，渗氮反应平衡时间受钢的化学成分影响；渗氮反应达到平衡后，钢中氮的平均质量分数与其成分的关系可用线性关系近似表示为：w[N]eq=0.066w[Cr] 0.029w[Mn]-0.608；向0.1MPa氮气氛中添加0．5％的氢气可以显著提高渗氮速率。在本实验条件下，Cr，Mn质量分数之和大于20％的Fe-Cr-Mn系不锈钢在1473K，0．1MPa氮气氛中渗氮12．5h后，可以得到含氮量大于0．5％的高氮奥氏体不锈钢。     

Fe—C—O系熔体吸氮反应的动力学

研究往Fe-C-O系熔体吹氮时吸氮反应动力学,测定了氮分压、氧和碳含量以及温度对吸氮反应速度的影响。通过实验数据处理,得出Fe-C-O系熔体吸氮反应在氧含量较低时是一级反应,较高时是二级反应,氧含量很高时吸氮速度达最低值。碳能显著地降低Fe-C-O系熔体吸氮反应的传质系数。一级反应和二级反应活化能各为131.6 7kJ/mol,122.89kJ/mol     

合金元素及凝固模式对含氮不锈钢氮含量的影响

通过冶炼实验研究Mn、Cr和Ni对不锈钢凝固模式及铸锭氮含量的影响,探讨影响氮含量的关键因素,并分析合金元素对钢液与铸锭中氮含量影响的相互作用系数的区别.实验结果表明,影响氮含量的因素主要为钢液中氮的溶解度和不锈钢的凝固模式.增加钢液中氮的溶解度、改变凝固模式由F→FA→AF→A时,不锈钢的溶氮能力提高,氮气的溢出量减少,氮含量增加.随Mn含量增加,铸锭中氮含量线性增加,而随Cr和Ni含量增加,氮含量的变化均存在三个特征阶段.分析认为:Mn含量变化不改变凝固模式(FA),相互作用系数EMnN为-0.0286,与钢液中相近;而随Cr和Ni含量增加,凝固模式分别依次经历F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系数ECrN和ENiN非定值,分别为ECrN=-0.046和-0.011,ENiN=-0.011和0.033.     

含氮不锈钢氮气增氮的实验及工艺

通过采用氮气增氮的实验,研究了钢液的化学成分、冶炼温度、表面活性元素和吹氮流量对钢液增氮的影响.研究结果表明:钢中的合金元素尤其是Mn、Cr等元素能够增大钢液氮的溶解度;冶炼温度提高,钢液的增氮速率增大;钢中的氧对钢液的增氮有很大的阻碍;吹氮流量增大则钢液的增氮速率相应增大.同时对含氮不锈钢采用吹入氮气增氮工艺进行了探讨,为含氮不锈钢的生产提供了参考.     

通过二元熔体的偏析因子计算三元合金的表面张力

通过两次利用理想二元合金熔体的偏析因子,并考虑两个因子间的相互作用关系来计算三元合金的表面张力。针对Cu-Fe-Ni三元熔体,将其与热力学计算值比较,得到一个简单的模型,该模型能够便利、可靠地预测不同温度下、不同成分的Cu-Fe-Ni三元体系的表面张力。     

Pitting corrosion and crevice corrosion behaviors of high nitrogen austenitic stainless steels

Pitting corrosion and crevice corrosion behaviors of high nitrogen austenitic stainless steels (HNSS) were investigated by electrochemical and immersion testing methods in chloride solution, respectively. The chemical constitution and composition in the depth of passive films formed on HNSS were analyzed by X-ray photoelectron spectrum (XPS). HNSS has excellent pitting and crevice corrosion resistance compared to 316L stainless steel. With increasing the nitrogen content in steels, pitting potentials and critical pitting temperature (CPT) increase, and the maximum, average pit depths and average weight loss decrease. The CPT of HNSS is correlated with the alloying element content through the measure of alloying for resistance to corrosion (MARC). The MARC can be expressed as an equation of CPT=2.55MARC-29. XPS results show that HNSS exhibiting excellent corrosion resistance is attributed to the enrichment of nitrogen on the surface of passive films, which forms ammonium ions increasing the local pH value and facilitating repassivation, and the synergistic effects of molybdenum and nitrogen.     

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.     

等离子体熔炼含氮合金钢研究

在敞口镁砂坩埚内，采用金属水冷非转移弧和石墨转移弧等离子体，以氮、氩、氧等混合气体为氮合金化元素，冶炼含氮的铬锰镍合金和不锈钢，在３０ｍｉｎ内，不锈钢中含氮达０．１５％￣０．３０％，代镍可达２％￣６％。分析钢液氮合金化的热力学，动力学条件，研究化学吸附和电吸附氮的现象，提出了强化扩散和对流扩散，加速钢液吸氮速度，提高钢液氮含量的工艺条件。     

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。     

合金元素及热处理工艺对1000MPa级TRIP钢性能的影响

为了获得强度高(1 000 MPa)、塑性好的相变诱发塑性(TRIP)钢,通过拉伸实验、SEM、TEM和XRD等方法研究了合金元素及贝氏体等温温度对实验钢的影响.结果表明:随着等温温度的升高,强度先下降后上升.延伸率与强塑积都随着温度的升高先上升,在400℃出现峰值后下降.等温温度低于320℃或高于480℃时,抗拉强度最高,达到1 000 MPa以上,强塑积达到22 080 MPa.%;400℃等温时,延伸率和强塑积最高,分别达到31%和27 150 MPa.%.Al部分取代Si后,实验钢强度下降.再加入0.5%Cu,强度明显上升,延伸率下降,强塑积达到25 085 MPa.%.说明在一定热处...     

陈373块薄层稠油油藏N2和CO2补充地层能量可行性研究

为探索N2、CO2对稠油物性参数的影响规律,采用室内实验与数值模拟相结合的方法。实验测定注入N2、CO2后地层条件下稠油体积膨胀系数、黏度、溶解系数等物性参数,并利用CMG油藏数值模拟软件进行CO2、N2补充地层能量的数值模拟研究。研究结果表明,在一定的温度和所测压力范围内,CO2和N2在陈373块稠油中的溶解度、体积膨胀系数均随压力的升高而升高,且CO2的溶解性能、膨胀幅度均优于N2;随压力的增大,溶解气体后原油黏度呈下降趋势,且CO2的降黏效果优于N2;在油藏压力12 MPa下,N2的溶解可使原油的黏度下降23.58%,CO2溶解可使原油黏度下降74.96%。注CO2吞吐、N2吞吐和蒸汽吞吐的平均周期产油量由高到低依次为788.5 t、419.9 t和266.7 t,因此CO2吞吐的周期产油效果最高;从保持地层能量来看,在同一井筒范围(20 m)CO2的吞吐的油藏压力降幅最小,对补充地层能量的效果最好;从经济效益来看,N2吞吐的经济效果最高、CO2吞吐次之,蒸汽吞吐已无经济效益。     

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.