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.     

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.     

电磁离心工艺制做0Cr17Mn14Mo2N不锈钢冷轧管坯的研制

分析了电磁离心铸造对0Cr17Mn14Mo2N双相不锈钢凝固组织和性能的影响·试验结果表明,在离心铸造过程中,施加适当的磁场感应强度可以促使铸态组织中的铁素体由长条状变成块状,因而0Cr17Mn14Mo2N的塑性大大提高·但当磁场感应强度超过008T后,离心压力下降过大及残余铁素体变得细小且弥散分布导致0Cr17Mn14Mo2N的塑性变坯·此外,利用电磁离心管坯直接冷变形成功地生产出了0Cr17Mn14Mo2N无缝管材·     

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%.     

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.     

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.     

00Cr25Ni7Mo3N超塑性变形过程中组织变化的研究

以00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢为研究对象,分析了该材料固溶处理、冷轧、变形前加热过程中以及超塑性变形过程中的金相组织.研究结果表明：固溶处理可以使得热轧后的组织得到改善,但其晶粒依然很粗大,所以冷轧就成为进一步改善材料微观组织的重要手段.在超塑性变形过程中,由于δ和γ的细小等轴双相组织的大量出现,为材料获得超塑性提供了组织保证.     

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.     

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.     

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.     

工业纯钛和00Cr25Ni22Mo2不锈钢的缝隙腐蚀

采用在不同温度及不同介质中化学浸泡法和电化学测试方法,对工业纯钛和００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢之间产生的缝隙腐蚀行为进行研究。结果表明：在有缝隙的情况下,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢在氧化性介质中的缝隙腐蚀速率明显大于在还原性介质中的缝隙腐蚀速率;工业纯钛则恰恰相反。温度对缝隙腐蚀有较大影响,随温度升高,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的缝隙腐蚀加重并伴有点蚀产生;工业纯钛在１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,随温度升高缝隙腐蚀速率增加明显,高于８３℃伴有点蚀产生。电化学实验表明,存在缝隙情况下,在２５℃１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,工业纯钛的维钝电流密度小于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的维钝电流密度,工业纯钛的击穿电位比００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的高约８００ｍＶ;而在８５℃,工业纯钛的维钝电流密度大于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的,而且工业纯钛的击穿电位下降明显,两者的击穿电位十分接近     

固溶处理对00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢超塑性和连接性能的影响

采用不同固溶工艺处理后的00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢,在恒温的热拉伸试验机上进行超塑性测试,通过Gleeble3500热模拟试验机进行超塑性扩散连接实验研究,并采用扫描电镜对固溶处理金相及连接试样界面孔洞进行观察.结果表明,由于固溶处理温度不同,α相和γ相体积比(xα/xγ)不同.超塑性拉伸测试中,在同一变形条件下,随着初始xα/xγ的增大,延伸率和峰值应力相应增大.固溶温度为1350℃的试样,在960℃、1×10-3s-1条件下拉伸,延伸率达到1186%;超塑性扩散连接在1100℃温度下进行时,压力加载形式不同,扩散连接界面结合机理不同,但加载形式对试样的界面剪切强度影响不大.在连接过程中,界面孔洞闭合情况和滞留位置与晶界迁移的相对速度有关.     

超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N非敏化态晶间腐蚀与磷(硅)的晶界偏聚

运用金相、电子显微镜观察及表面分析技术,研究了超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N制造的汽提管在尿素生产环境下的腐蚀形态和机理。结果表明:该钢种在生产条件下产生非敏化态晶间腐蚀。其特征是腐蚀介质不仅沿晶界向钢的内部渗入,而且同时向晶界的两侧扩展,因而在管断面上观察到的晶间腐蚀路径较宽,但深度较浅并呈现漏斗形貌。电子显微镜观察、二次离子质谱、俄歇能谱分析及计算表明,这种材料晶界不贫铬、无第二相沉淀,但有磷(硅)的高度偏聚。晶界区磷的含量(约25％)比晶内高约三个数量级。作者认为,磷的晶界偏聚造成的与晶内在腐蚀电解质溶液中的电位差,是这种超纯奥氏体不锈钢非敏化态晶间腐蚀的原因。     

Wear and corrosion resistance of laser-cladded Fe-based composite coatings on AISI 4130 steel

The wear and corrosion resistance of Fe_72.2Cr_16.8Ni_7.3Mo_1.6Mn_0.7C_0.2Si_1.2 and Fe_77.3Cr_15.8Ni_3.9Mo_1.1Mn_0.5C_0.2Si_1.2 coatings laser-cladded on AISI 4130 steel were studied. The coatings possess excellent wear and corrosion resistance despite the absence of expensive yttrium, tungsten, and cobalt and very little molybdenum. The microstructure mainly consists of dendrites and eutectic phases, such as duplex (γ+α)-Fe and the Fe–Cr (Ni) solid solution, confirmed via energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction. The cladded Fe-based coatings have lower coefficients of friction, and narrower and shallower wear tracks than the substrate without the cladding, and the main wear mechanism is mild abrasive wear. Electrochemical test results suggest that the soft Fe_72.2Cr_16.8Ni_7.3Mo_1.6Mn_0.7C_0.2Si_1.2 coating with high Cr and Ni concentrations has high passivation resistance, low corrosion current, and positive corrosion potential, providing a better protective barrier layer to the AISI 4130 steel against corrosion.     

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。     

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.