超级双相钢复合板的焊接及质量控制

双相钢复合板具有较强的抗腐蚀性、高强度,是以不锈钢为覆层、低合金钢为材料的复合钢板,具有奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀、力学性能、焊接性好的特点,现已得到了广泛应用。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。对于超级双相钢复合板的焊接与质量控制,有待进一步探索研究。     

双相钢不锈钢药芯焊丝堆焊试验

双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半且兼有两相组织特征。它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀,缝蚀及氯化物应力腐蚀性能的特点;又具备奥氏体钢不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点,双相不锈钢堆焊层的力学性能和耐蚀性取决于接头能否保持适当的相比例,正确选用焊接材料、严格控制焊接热输入量以及制定合理的焊接工艺是是双相不锈钢焊接的关键,本文进行了双相不锈钢药芯焊丝堆焊工艺试验、焊接工艺评定及产品的施焊,各项技术指标均满足要求,证明所选用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺规范正确合理。     

S22053双相不锈钢压力容器的制造工艺

双相不锈钢S22053兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的双重优点,强度较高,韧性较好,焊接性较好,同时也具有良好的耐腐蚀性能,价格低廉,因此在石油化工、海水处理以及其他严重腐蚀性环境中逐渐取代传统的奥氏体不锈钢而得到广泛应用。为保证其良好的力学性能和耐腐蚀性能,本文从设备的选材、原材料的控制、焊接方法及焊接参数的选定、内件装配方案的确定、无损检测等关键制造工艺点出发,对S22053双相不锈钢压力容器的制造工艺进行简单总结。     

Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机对Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在蒸馏水和人工海水中进行了空蚀实验,并采用扫描电镜跟踪观察了经不同时间段空蚀后试样的形貌.通过测量失重绘制了材料的累积失重量和失重率曲线.经电化学工作站测量了材料在静态与空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化.对比分析了Cr32Ni7Mo3N与SAF2205双相不锈钢在人工海水的抗空蚀能力.结果表明:Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢空蚀破坏首先在铁素体薄弱区以及铁素体和奥氏体相界发生,并向铁素体内扩展,铁素体发生解离断裂脱落;奥氏体随着空蚀的进行,滑移线增多,显微硬度值增加,且人工海水中奥氏体显微硬度值比在蒸馏水中的高;铁素体大面积破坏后,奥氏体才失稳产生延性断裂脱落,奥氏体的存在延缓了破坏在整个材料表面上的扩展.空蚀与腐蚀交互影响导致材料在人工海水中加速破坏.Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在人工海水中的抗空蚀能力优于SAF2205双相不锈钢.     

新颖的贝氏体/铁素体双相低碳微合金钢

利用特殊微合金设计及终轧控冷工艺得到超细贝氏体／铁素体双相低碳微合金钢。该钢的组织由原奥氏体晶界上及晶粒内部的约5μm的准多边形铁素体及超细化的贝氏体板条束组成。铁素体的体积分数约20％。该双相低碳微合金钢的强度比同成分的全贝氏体钢略低，但其延伸率却大幅度提高。采取适当的回火处理，该双相钢屈服强度可达到700MPa，而延伸率大于25％，是一种具有高强度、高塑性的新型低碳微合金双相钢。     

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.     

Fe-11Mn-4Al-02C钢的应变硬化行为

采用淬火-回火的新工艺，使冷轧实验钢Fe-11Mn在700~800℃淬火后得到铁素体和奥氏体的双相组织.通过拉伸实验可得实验钢抗拉强度达到920~1150MPa，延伸率达到35%~65%.通过XRD对试样拉伸变形前后的组织进行了分析，表明实验钢在拉伸过程中发生了TRIP效应.通过分析冷轧实验钢拉伸过程中的应变硬化行为，证明了合适的铁素体数量和奥氏体晶粒尺寸使奥氏体发生TRIP效应的时机最佳，从而得到优良的力学性能.     

双相不锈钢热老化前后拉伸变形行为的电子背散射衍射表征

通过电子背散射衍射实验分析方法,研究变形量和热老化因素对双相不锈钢的拉伸性能、相边界、局部应变分布、重位点阵特殊晶界和取向分布的影响。研究结果表明：热老化后,双相不锈钢的强度提高,韧性降低;在大变形条件下铁素体晶粒内小角度晶界的数量和密度略有增加;热老化材料的铁素体的塑性变形和局部应变能力下降,大变形破坏初始奥氏体和铁素体以及∑3孪晶边界的分布。     

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.     

自蔓延离心法制备不锈钢内衬复合钢管的显微结构

用扫描电镜和透射电镜研究了自蔓延离心法制备的不锈钢内衬,（Ｃｒ,Ｎｉ分别为１３％～１４％和１４％－１６％）复合钢管不锈钢层的结晶特点和组织结构,研究表明,不锈钢熔体主要以柱状晶形式结晶,柱状晶由奥氏体组成,柱状晶间有一薄层铁素体,铁素体区有ＡｌＮｉ金属间化合物析出相,在奥氏体和铁素体相界的铁素体区一侧有σ相析出。     

送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响

连铸坯下线至加热炉的温度制度及其表层组织演变与热送或粗轧裂纹密切相关.基于热模拟实验分析了送装工艺对奥氏体转变特征和再加热晶粒尺寸的影响.高温共聚焦激光扫描显微镜原位观察表明,含Nb J55钢在双相区700℃热装时,组织为晶界膜状先共析铁素体、魏氏体和大量残留奥氏体,再加热至1200℃,奥氏体晶粒大小、位置都不变;单相区600℃温装时,组织为大量铁素体+珠光体,再加热至1200℃时,奥氏体晶粒明显细化.马弗炉模拟SS400钢双相区不同热装温度发现,铁素体转变量至少达70%时才可细化再加热后的奥氏体晶粒.在临界转变量以上,基体中铁素体转变量越多晶粒细化程度越明显.     

两相区加热对30CrMnSi钢的过冷奥氏体转变的影响

本文研究了两相区加热对３０ＣｒＭｎＳｉ钢的过冷奥氏体转变的影响。得出结论：３０ＣｒＭｎＳｉ钢两相区加热后冷却，未溶铁素体起着晶核的作用，促进过冷奥氏体向铁素体－珠光体、贝氏体转变；而奥氏体中的碳及合金元素的高含量推迟了过冷奥氏体向马氏体的转变。     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.     

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.     

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.     

含钒超细晶双相钢的细化机制

利用铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织结合冷轧和连续退火的方法达到了细化晶粒的目的,通过这种方式制备的双相钢中有63.8%的铁素体晶粒尺寸分布于0.5～1μm,有53%的马氏体晶粒尺寸分布于0.5～1μm.针对该现象研究了基于铁素体+马氏体+贝氏体初始显微组织含钒超细晶双相钢的晶粒细化机制.分析认为,细化机制主要有三个方面:第一是形变对显微组织的细化,包括为了得到铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织而进行的热轧和冷轧;第二是冷轧态显微组织的再结晶和快速奥氏体化;第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大.     

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.     

双相不锈钢的热脆性

本文研究了铁素体(F)-奥氏体(A)双相不锈钢在950～1200℃单轴压缩时的热脆性,撕裂发生在F/A相界面,热裂倾向对温度十分敏感。通过塑性形变增大F/A界面总面积并改变铸态的魏氏体组织,可抑制热裂倾向.σ相降低钢的热塑性,但它在1000℃以上高温时溶解速度很快。在1000℃以下塑性形变可加速σ相和二次奥氏体(A′)的析出。     

铁素体/贝氏体双相X80管线钢疲劳性能研究

采用MTS Landmark 370型万能机研究了全壁厚铁素体/贝氏体双相X80管线钢的疲劳性能,并通过SEM方法对钢的组织及断口进行了分析。结果表明,铁素体/贝氏体双相钢中的铁素体有大角度晶界,而贝氏体由小角度晶界的贝氏体铁素体及细小的马氏体/奥氏体(M/A)岛构成。疲劳裂纹主要在钢板表面凹坑处萌生;疲劳强度S与寿命N的关系为S=2 973×N-0.14;在裂纹扩展过程中,铁素体晶界、贝氏体及贝氏体组织中的M/A岛对疲劳裂纹扩展有抑制作用。     

超级双相不锈钢S32760疲劳性能研究

S32760是超级双相不锈钢的代表钢种之一,具有良好的力学性能。在YRB-200旋转弯曲疲劳机上对其在空气中的疲劳性能进行了试验,结果表明S32760在空气中的疲劳极限为556.667MPa,S-N曲线的幂函数表达式为S=1055.46285-0.04136。夹渣及其造成的显微疏孔比夹杂物更容易导致双相不锈钢萌生裂纹。在裂纹扩展第I阶段,发生解理断裂的是部分铁素体和二次金相σ相,发生滑移断裂的是奥氏体相和部分铁素体相。疲劳辉纹在经过二次裂纹之后,间距显著减小,裂纹扩展速率下降。对比同代双相不锈钢的疲劳比,说明材料的疲劳性能与其屈强比有着密切的关系。