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.     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr23C6相、σ相和Cr2N相.增加C或N含量可分别促进Cr23C6相和Cr2N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ2(0.025%C)和δ→γ2+Cr23(CxNy)6(x/y>1)(0.16%C);18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr2N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr2N0.39C0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.     

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.     

温度、应变率和晶粒对Mn18Cr18N钢高温塑性的影响

通过拉伸热模拟试验研究了温度、应变率和晶粒尺寸对Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢高温塑性的影响。结果表明:在800℃~1 200℃温度范围内,Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的塑性随温度升高而升高,1 200℃时达到最好,然后开始下降;应变率通过再结晶的作用而影响塑性;当温度低于1100℃时,细晶粒尺寸材料的塑性优于粗晶粒尺寸,而温度高于1 100℃时中等晶粒尺寸材料塑性最好。     

注射成形0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮不锈钢的烧结

采用粉末注射成形技术制备了0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮奥氏体不锈钢,研究了各烧结工艺参数(温度、时间、气氛)对其相对密度及氮含量的影响. 结果表明:温度是最重要的烧结参数,提高温度可以显著增加烧结体的相对密度,但引起氮含量的下降,在1300℃以上烧结,烧结体相对密度可达99%以上;烧结时间所起作用不明显,烧结2h足够使粉末致密化过程完成;气氛对0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的烧结影响显著,在N2 H2混合气中烧结比在纯N2气中获得更高的相对密度及更低的氮含量. 0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的最佳烧结条件为:温度1300℃,时间2h,气氛采用流动的高纯氮气,此时烧结体相对密度达到99.1%,氮质量分数为0.78%.     

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.     

N含量对Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢组织的影响

研究了不同N含量对Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢凝固组织的影响,发现N含量对两相比例的影响非常显著.通过热力学分析发现, N含量的增加有利于奥氏体析出、长大和奥氏体比例的增加.通过对数据拟合分析发现,当N含量为1.545%时, Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢两相比例为1∶1, N元素的奥氏体化作用是Ni的30倍.     

节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的组织及性能

研究了节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的热轧及固溶后的力学性能和耐蚀性能,分析了其固溶和时效析出后的组织演变规律、冷变形过程中形变诱发马氏体相变及其磁性能.结果表明:该不锈钢的固溶组织为单相奥氏体,其力学性能和耐蚀性能均高于SUS304不锈钢;800℃保温4 h后,在晶界析出粒状氮化物,随着保温时间延长,逐渐沿晶界凸起片层状析出物并向晶内生长,保温20 h后,凸出的片层状析出物直径达20μm.冷轧压下率18.3%时尚未发现形变诱发马氏体组织,随着变形量增大,马氏体含量增多,磁导率上升,但与相同条件下的SUS304不锈钢相比,冷轧板固溶后相对磁导率可降至1.002,因此可用于低成本无磁不锈钢领域.     

含氮奥氏体钢时效析出Cr2N的数值模拟

研究Fe-24Mn-18Cr-3Ni-0．6N高氮奥氏体钢在1023～1223K温度范围内时效过程中Cr2N的析出规律。根据析出相变热力学和动力学建立Cr2N析出的定量计算的数理模型。利用人工神经网络进行计算和验证，结果是满意的。该数学模型可用于高氮奥氏体钢时效Cr2N析出的计算设计和预测。     

Cr18Ni3Mn11Cu3NbN不锈钢组织和性能分析

为研究超临界火电用奥氏体不锈钢Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的显微组织和性能,分析了Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的金相组织和断口形貌,检测了室温拉伸性能和高温短时拉伸性能.金相组织分析表明,在奥氏体基体中呈弥散分布着NbN化合物,并有少量呈簇状析出,还存在少量高温铁素体和纯Nb相.断口分析表明,室温拉伸断口有明显缩颈,断面形貌呈等轴韧窝状,是韧性断裂.Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的室温力学性能满足ASME Code Case 2328-1标准,其中拉伸强度远大于规定值;高温短时拉伸强度大于Super304H奥氏体不锈钢的实测值,但延伸率有一定的差距,主要原因是少量高温铁素体的存在.     

0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头时效时熔合区增碳层的变化规律

采用光学显微镜，扫描电镜等分析方法研究0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头在时效过程中熔合区和增碳层宽度变化特点，结果表明，时效初期0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo异质接头在熔合区靠近奥氏体焊缝一侧有一定宽度的增碳层出现，随时效时间延长增碳层逐渐变宽，并且在达到峰值以后又逐渐变窄并最后消失，这种变化规律与传统A302/1Cr5Mo异质接头在时效过程中的变化规律完全不同。     

含亚稳奥氏体铬锰氮不锈钢的拉伸变形特性研究

研究了一种含亚稳奥氏体铬锰氮不锈钢在拉伸变形过程中的力学特性与组织变化，并对其加工硬化机制进行了讨论。结果表明，0Cr13Mn9N钢的s-e曲线在塑性变形区可分为3个阶段，初期和后期与一般不锈钢的基本相似，中期则具有d^2s/de^2〉0这种与通常情况不同的走向；应变诱发马氏体转变对外加变形能量的吸收或弛豫，使其在变形的不同阶段具有差异显著的加工硬化特性；该钢的加工硬化机制包括：初始马氏体在变形过程中的加工硬化，变形过程中产生的应变诱发马氏体相变和诱发马氏体本身在后续变形过程中的加工硬化，未转变奥氏体的加工硬化及其内部N（C）原子与运动位错相互作用产生的动态应变时效所引起的加工硬化。     

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.     

不锈钢中各元素对其组织及性能的影响与作用

不锈钢因其良好的耐腐蚀性能而被广泛应用于各领域,本文介绍了不锈钢中常见的C、Cr、Ni、Si、Mn、Mo、N等合金元素各自对其组织及性能的主要影响与作用,而当这些合金元素同时存在时,不锈钢的组织及性能则取决于他们影响的总和。     

Microstructural evolution and mechanical properties of aging high nitrogen austenitic stainless steels

The microstructural evolution of 18Cr18Mn2Mo0.77N high nitrogen austenitic stainless steel in aging treatment was investigated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The results show that hexagonal intergranular and cellular Cr₂N with a=0.478 nm and c=0.444 nm and body-centered cubic intermetallic χ phase with a=0.892 nm precipitate gradually in the isothermal aging treatment. The matrix nitrogen depletion due to the intergranular Cr₂N precipitation induces the decay of Vickers hardness, and the formation of cellular Cr₂N and χ phase causes the increase in the values. The impact toughness presents a monotonic decrease and SEM morphologies show the leading brittle intergranular fracture. The tensile strength and elongation deteriorate obviously except for the sample aged for 1 h in yield strength. Stress concentration occurs when the matrix dislocations pile up at the precipitation and matrix interfaces, and the interfacial dislocations may become precursors to the misfit dislocations, which can form small cleavage steps and accelerate the formation of cracks.     

Corrosion behavior of ferritic stainless steel with 15wt% chromium for the automobile exhaust system

The effect of chloride ion concentration, pH value, and grain size on the pitting corrosion resistance of a new ferritic stainless steel with 15wt% Cr was investigated using the anodic polarization method. The semiconducting properties of passive films with different chloride ion concentrations were performed using capacitance measurement and Mott-Schottky analysis methods. The aging precipitation and intergranular corrosion behavior were evaluated at 400–900℃. It is found that the pitting potential decreases when the grain size increases. With the increase in chloride ion concentration, the doping density and the flat-bland potential increase but the thickness of the space charge layer decreases. The pitting corrosion resistance increases rapidly with the decrease in pH value. Precipitants is identified as Nb(C,N) and NbC, rather than Cr-carbide. The intergranular corrosion is attributed to the synergistic effects of Nb(C,N) and NbC precipitates and Cr segregation adjacent to the precipitates.     

Effect of aging temperature on the microstructures and mechanical properties of ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB ferritic heat-resistant steel

The effect of aging on the mechanical properties and microstructures of a new ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB ferritic heat resistant steel was investigated in this work to satisfy the high steam parameters of the ultra-supercritical power plant. The results show that the main precipitates during aging are Fe(Cr, Mo)₂₃C₆, V(Nb)C, and (Fe₂Mo) Laves in the steel. The amounts of the precipitated phases increase during aging, and correspondingly, the morphologies of phases are similar to be round. Fe(Cr, Mo)₂₃C₆ appears along boundaries and grows with increasing temperature. In addition, it is revealed that the martensitic laths are coarsened and eventually happen to be polygonization. The hardness and strength decrease gradually, whereas the plasticity of the steel increases. What’s more, the hardness of this steel after creep is similar to that of other 9%–12%Cr ferritic steels. Thus, ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB can be used in the project.