铸造低合金钢回火焊道技术适用性判别分析

回火焊道技术是通过第二层焊道的热循环来改善第一层焊道的组织和性能的焊接技术,但目前尚无明确标准规定其适用范围。以A217 WC6和A217 WC9钢为对象,采用Gleeble热模拟试验判断二次回火对两种铸造低合金钢性能的影响规律,进而用回火焊道技术制造焊接试样,进行焊态、热处理态下的组织和性能对比试验。试验结果表明,A217 WC6钢在一次高温热循环后,冲击功从70 J提升至126 J,硬度值从154 HV10增至375 HV10。二次热循环后,A217 WC6钢的硬度整体降低,回火峰值温度对其性能有显著影响。相比之下,A217 WC9钢的冲击功从77 J降至52 J,硬度值从182 HV10增至364 HV10,二次热循环对其性能影响不显著。焊接试样的性能和硬度变化趋势与Gleeble热模拟试验一致。由此得到结论:Gleeble热模拟试验可以判断钢种是否适用于回火焊道技术;A217 WC6钢较A217 WC9钢更适合采用回火焊道技术进行修复。

铸造低合金钢回火焊道与焊后热处理焊接接头性能对比研究

为评估回火焊道工艺在铸造低合金钢焊接中的应用效果,研究回火焊道工艺能否替代传统的焊后热处理工艺。采用焊条电弧焊(SMAW),选用R307、R407焊条分别对A217 WC6和A217 WC9进行焊接。控制预热温度、电流、电压、搭接率和层厚,以实现回火焊道工艺。焊后对接头进行金相、硬度、拉伸、冲击和侧弯试验。试验结果表明,A217 WC6焊接接头在焊态和热处理态下的性能均满足标准要求,而A217 WC9焊接接头在焊态下的冲击功小于母材,侧弯试样在熔合线附近出现表面裂纹,且硬度明显高于热处理态。分析表明,回火焊道工艺能有效改善A217 WC6钢焊接接头的组织和性能,可替代焊后热处理。但在A217 WC9钢的焊接中,回火焊道工艺未能达到改善组织和性能的目的,焊接接头性能不满足标准要求,不能替代传统的焊后热处理工艺。

高合金钢冶炼用锆质引流砂的研制与应用

以锆英砂、铬铁矿和石英砂为主要原料,制备了满足电炉钢包高合金钢冶炼需求的锆质引流砂,研究了石英砂含量对其组成、结构和性能的影响。结果表明:经高温热处理后,随着石英砂含量增加,试样的线变化率逐渐增大,显气孔率明显减小,体积密度先减小后增大,各试样内各颗粒均为点接触为主,形成了以K_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-FeO为主的低熔相,高温耐压强度略有增大,烧结层厚度增加,促进了引流砂烧结。针对宝钢电炉钢包高合金钢种冶炼(合金量Cr+Ni+Mo≥8%),采用锆质引流砂替代铬质引流砂进行应用,目前已稳定使用9个月(合计210炉次),钢包自动自开率明显改善,由85.0%提高至97.2%。

18CrNiMo7-6渗碳合金钢电解抛光参数研究

为提高18CrNiMo7-6渗碳合金钢表面变质层的电解抛光加工质量,开展18CrNiMo7-6渗碳合金钢表面变质层不同渗碳层深度下的电解抛光工艺分析与试验。结果表明,选择浓磷酸与浓硫酸混合溶液作为电解液,温度为40~45℃,首先研究18CrNiMo7-6渗碳合金钢表层试样在不同抛光电压、抛光电流及抛光时间工艺参数下电解抛光后的表面质量,得到18CrNiMo7-6渗碳合金钢表层的最佳电解抛光参数为10 V、1.8~1.9 A、70 s;再对得到的表层最佳参数进行微调,得到不同渗碳深度下试样的最佳电解抛光参数,次表层电解抛光参数为10 V、1.6~1.7 A、65 s,心部电解抛光参数为10 V、1.5~1.6A、60 s。

稀土Ce对低碳微合金钢耐腐蚀性能的影响

为了提高低碳微合金钢在海洋环境中的耐腐蚀性能,采用金相显微镜、SEM、EBSD、电化学分析等测试手段研究了不同稀土Ce含量的试验钢在3.5%NaCl溶液模拟的海洋环境中的腐蚀行为。结果表明:试验钢的显微组织主要由铁素体和珠光体组成,稀土Ce可以细化晶粒,减小夹杂物的尺寸,将试验钢中Al_(2)O_(3)、MnS、Al_(2)O_(3)+MnS夹杂物改性为MnS+CeAlO_(3)、Ce_(2)O_(3)夹杂物,并且改性后的夹杂物应力明显降低,减小了微孔洞、裂纹萌生的概率。另外,稀土Ce的加入可以降低试验钢的腐蚀电流密度,提高腐蚀电压,使得腐蚀产物中γ-FeOOH的含量减少,同时α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)含量增多,可降低反应活性,提高锈层对基体的保护作用。因此,相对于未添加稀土Ce的低碳微合金钢,添加稀土Ce的低碳微合金钢表现出更好的耐海水腐蚀性能。

稀土Y对低合金钢耐蚀性的影响研究

为了研究稀土Y对低合金钢耐腐蚀性能的影响,通过向DH36低合金钢中添加稀土Y,得到不同稀土含量的低合金钢,采用3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质,模拟海洋环境对DH36船板钢耐腐蚀性能的影响。采用浸泡实验、激光共聚焦显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、电化学测试等方法来考察稀土Y对DH36船板钢耐腐蚀性能的影响,并采用电子背向散射衍射(EBSD)来探究未被稀土改性的夹杂物和稀土夹杂与钢基体之间的残余应力大小,进而判断夹杂物对低合金钢耐蚀性能的影响。结果表明:稀土可以细化晶粒、改性夹杂物,减少稀土夹杂物的周边应力,减少微裂纹与微孔洞的发生,进而降低低合金钢在模拟海洋环境中的腐蚀敏感性;Y的加入可以使腐蚀电位正移,减小腐蚀电流密度,减少腐蚀初期试验钢表面点蚀坑的出现,进而减小腐蚀发生的活性区;此外,稀土Y的添加使腐蚀产物中γ-FeOOH的含量显著减少,Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH的含量增加,锈层的稳定性与致密性增强;Y的添加还使锈层厚度变大,更有效地阻碍Cl^(-)的进入。稀土Y的添加可以有效提高低合金钢的耐蚀性能,当稀土质量分数为0.0043%时,试验钢的耐蚀性最好。

缺口对34CrNi3Mo合金钢的扭转疲劳性能的影响

以船舶主轴为实验对象,研究34CrNi3Mo合金钢作为船舶主轴时法兰与主轴连接处的疲劳寿命.利用实验将法兰与主轴连接处简化成带U型缺口的扭转疲劳试样,基于小样本量中值S-N实验法对应力集中系数为1.45的34CrNi3Mo合金钢在扭转荷载作用下进行疲劳分析,测定其在不同应力幅值下的疲劳寿命并绘制S-N曲线,估算其疲劳极限.将绘制出的S-N曲线与光滑试样的S-N曲线进行对比,结果发现疲劳寿命差别较大.利用ABAQUS软件和Fe-safe软件进行数值模拟,将试验结果与所绘的S-N曲线对比表明,S-N曲线的方程与试验结果很接近,验证了所建立的数值模型的正确性.

渗碳热处理后18CrNiMo7–6合金钢表面变质层J–C损伤失效参数研究

合金钢在经过渗碳热处理后会在表面形成变质层。在表面变质层内,材料的力学性能沿深度方向发生变化。针对渗碳热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层,提出了确定Johnson-Cook损伤参数分层测试方法。通过对材料变质层进行分层线切割,得到不同变质层深度下的薄板试样;为获得不同应力三轴度下的拉伸结果,预制了不同断裂方向的拉伸剪切试样,通过试验与仿真相结合的方法,确定了考虑应变累积效应的应力三轴度并测定了材料失效应变与应力三轴度的关系;采用宽脉冲拉伸系统测定了拉伸试样的失效应变与应变率的关系。研究结果表明,同一层材料的失效应变随应力三轴度的增大而减小,在同一应力三轴度水平下,失效应变随层深增大而增大;不同层深处的试样均具有明显的应变率弱化效应,且在同一应变率水平下,失效应变随层深增大而增大;基于测量参数的拉伸过程数值仿真与试验数据的对比验证了所测定参数的准确性。

SA765Gr.Ⅱ合金钢热拉伸本构模型的参数反求

在温度为950~1150℃,应变速率为0.01~5 s^(-1)的条件下,使用Gleeble-1500D热模拟实验机对SA765Gr.Ⅱ合金钢进行了等温热拉伸实验以研究其热拉伸变形行为。首先通过线性回归方法推导了SA765Gr.Ⅱ合金钢的Norton-Hoff模型参数,之后提出了一种基于自适应模拟退火(ASA)算法求解本构模型参数的方法(反求方法)。结果表明:相比于回归方法,反求方法构建的模型预测相关系数R从0.9831提高到0.9958、均方根误差RMAE由6.392降低至3.603、平均相对误差AARE由5.38%降低至3.69%。线性回归方法构建的模型预测误差期望与标准偏差分别为0.97和8.76,反求方法构建的模型预测误差期望与标准偏差分别为0.13和5.14。通过反求方法构建的Norton-Hoff模型预测精度得到了提高。

Mg处理Nb-Ti微合金钢中非金属夹杂物演变机理研究

在工业生产条件下,对Nb-Ti微合金钢进行Mg处理试验,分析了Mg处理条件下,微合金钢中非金属夹杂物的演变规律。结果表明,微合金钢经过铝脱氧产物主要为Al_(2)O_(3)夹杂,进行Ca处理后,Al_(2)O_(3)夹杂减少,转变为CaO-Al_(2)O_(3)夹杂,且部分MnS夹杂转变为CaS夹杂;精炼阶段将Ca处理改为Mg处理后,可将铝脱氧产物Al_(2)O_(3)夹杂变性为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂。Mg处理前,夹杂物在LF主要是Al_(2)O_(3)夹杂,进行Mg处理和Ti合金化后,钢中主要夹杂物变为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂、MgO夹杂和TiN夹杂,最终在铸坯中的夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)外包裹CaS/MnS和(Nb、Ti)N复合夹杂。对Ca处理和Mg处理的夹杂物尺寸进行对比,夹杂物尺寸主要分布在5μm以内,Mg处理形成的2μm以内的夹杂物占比高于Ca处理工艺,表明镁处理可以较好地细化夹杂物,形成大量弥散分布的细小夹杂,有助于提升钢的综合力学性能。

基于大数据技术的Sn、Mo元素对低合金钢耐蚀性能的影响研究

目的研究合金元素含量对材料耐蚀性能的影响。方法通过动电位极化、电化学阻抗谱、ACM传感器以及化学浸泡研究了合金元素Cr、Mo、Sn对低合金钢在模拟热带海洋大气环境中腐蚀行为的影响,并通过扫描电子显微镜和X-射线衍射对腐蚀形貌、锈层结构进行表征。结果当Cr元素含量为3%(质量分数)时,材料的耐蚀性能越好,这是由于Cr元素可以促进具有保护性能的腐蚀产物的生成来提高低合金钢的耐蚀性能。然而,含Cr低合金钢表面存在大量口径小深度大的腐蚀孔,表明材料容易发生局部腐蚀。为了增强含Cr低合金钢耐局部腐蚀能力,分别加入0.1%(质量分数)Mo、0.1%(质量分数)Sn,并同时加入0.1%(质量分数)Mo和0.1%(质量分数)Sn制备了3种低合金钢。根据ACM传感器数据曲线及腐蚀形貌图,发现Mo和Sn元素可以有效降低局部腐蚀的发生,同时含有Mo和Sn 2种元素的试样表面都是口径大深度浅的腐蚀坑。此外,Mo元素和Sn元素不仅可以提高材料自身的腐蚀性能,还可以增强腐蚀产物膜的保护性能。与3Cr低合金钢动电位极化曲线相比,Mo元素和Sn元素可以分别使材料的自腐蚀电流密度下降18%和51%,同时加入Mo、Sn 2种元素可以使自腐蚀电流密度降低71%。根据ACM传感器数据,3Cr钢腐蚀产物膜的缓蚀率为53.12%,Mo元素和Sn元素使腐蚀产物膜的缓蚀率分别提升至58.62%和73.91%。结论在含3%(质量分数)Cr钢的基础上同时加入Mo和Sn元素可以获得耐蚀性能优异的低合金钢。

渗碳工艺对18CrNiMo7-6合金钢缺口件疲劳性能的影响

为分析渗碳工艺对18CrNiMo7-6缺口构件疲劳性能的影响,对应力集中系数Kt=1.86的缺口试样进行渗碳热处理并测定其旋转弯曲疲劳性能,同时对试样表层组织、硬度以及应力场进行了表征。结果表明,渗碳热处理可以明显提升试样表面硬度并引入残余压应力,并且可以显著提升缺口试样的疲劳性能,相较于未渗碳试样疲劳极限提升超过100%;随着有效硬化层深度的增加,缺口试样的疲劳极限均呈现先增后减的趋势。未渗碳试样和渗碳试样的疲劳源均在缺口根部表面处,且均为多源断裂。疲劳过程中渗碳试样表面残余奥氏体在循环应力作用下诱导马氏体相变,其转变量存在一个临界值。

45CrNiMoVA高强度合金钢氢致断裂有限元模拟与试验研究分析

运用ABAQUS有限元软件建立二维CT试样氢扩散和内聚力分析耦合模型,基于氢脆机制理论,采用梯形内聚力本构模型,通过临界氢在裂纹尖端引起氢附着率的变化和与之相关内聚力强度之间的降解耦合关系,模拟了45CrNiMoVA高强度钢CT试样氢致裂纹萌生和断裂。结果显示:金属中的氢原子在静水应力梯度的驱动下富集在高静水应力区域。随扩散时间的增加,氢原子在裂纹尖端富集降低了材料的断裂能从而降低了内聚力强度,使内聚力单元在较低的应力下发生失效,引起材料氢致损伤断裂。模拟得到充氢试样的载荷-位移曲线与实验曲线的大体相同,这说明该模型可在不需要大量试验的条件下对高强度钢氢致断裂进行数值模拟,模拟结果可为该类钢材氢脆断裂失效分析提供借鉴。

微合金钢等温过程中带状组织演变规律研究

采用热模拟试验机、金相显微镜和扫描电镜研究了微合金钢在等温过程中的带状组织演变规律,并对其形成机理进行了分析。结果表明:试样在650~700℃等温时,带状组织为铁素体/马氏体。在550~600℃等温时,带状组织为针状铁素体/马氏体,且随着等温温度的下降,针状铁素体的体积分数不断升高。Mn的带状偏析是导致该等温期间不完全转变现象的根本原因。当等温温度降到450℃时,组织全部为针状铁素体,带状组织基本消失。

辉光放电质谱法测定合金钢中各元素的相对灵敏度因子

采用辉光放电质谱法(GDMS)分析合金钢中元素相对灵敏度因子(RSF),优化放电电流、气体流量和预溅射时间等条件,排除质谱干扰并选定合适同位素。研究不同放电条件对元素RSF的影响,并比较不同基体下RSF的差异。通过合金钢标准样品建立回归曲线,获得校正后的相对灵敏度因子(RSF_(steel)),用于定量分析。结果表明,放电气体流量是元素RSF的主要影响因素,轻元素RSF随放电气体流量增加而减小,重元素RSF随放电气体流量增加而增大。合金钢基体下的大部分元素RSF小于其标准RSF,经RSF_(steel)校正的测量值与参考值间的相对偏差低于10%,相对标准偏差(RSD)小于5%,准确度和精密度良好。

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9μA/cm^(2),两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。

模拟水溶液中低合金钢缝隙腐蚀敏感性研究

针对钢结构表面及其支撑结构在某环境水溶液中的腐蚀情况,开展了低合金钢在模拟水溶液的缝隙腐蚀实验、浸泡实验及电化学实验等研究,分析了低合金钢无缝试样与缝隙试样在模拟水溶液中的腐蚀形貌、腐蚀产物成分、电化学参数等。研究结果表明,低合金钢在模拟水溶液中的腐蚀以电化学反应为主,锈层腐蚀初期产物为Fe(OH)3、FeOOH类产物,中后期产物为铁的无定型氧化物Fe3O4,且缝隙试样腐蚀弱于无缝试样,缝隙内腐蚀远远弱于缝隙外腐蚀。因此,低合金钢在模拟水溶液中对缝隙腐蚀不敏感。

大壁厚P22铬钼合金钢管道焊接工艺控制要领

A335 P22铬钼合金钢是2.25Cr-1Mo的耐高温用珠光体耐热合金钢,具有良好的塑性,抗高温、高压,耐腐蚀、耐磨损及其他特殊物理、化学性能的特征;其缺点是在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾向。针对大壁厚A335 P22铬钼合金钢的特性研究更合理适用的焊接工艺和控制方法,确保获得优良的焊接质量。

直读光谱仪测定低合金钢化学成分不确定度评估探究

科技发展推动了直读光谱仪的普及,该设备能实现高精度和快速化学成分分析,在金属工业质量监控中发挥关键作用。然而,在科学研究和工业生产中,测量过程存在一定程度的不确定性,对行业发展构成挑战。因此,深入探讨影响直读光谱仪分析低合金钢化学成分的不确定性,并及时总结各因素对测量的影响至关重要。文章聚焦于评估和解析该应用场景下不确定度的来源,并探讨减少这些不确定度的有效方法,以提高测量结果的精度和可靠性,以期为低合金钢成分的准确测定提供更有力的保障。

冷喷涂参数对合金钢表面Ni涂层显微组织和腐蚀防护性能的影响

目的提高核电管道用合金钢材料的耐腐蚀性能。方法采用中低压冷喷涂工艺在30CrMnSi低合金钢表面制备了Ni涂层,使用数码相机、扫描电镜、电化学工作站等重点研究了喷涂工艺参数(喷涂气体压力和温度)对涂层显微组织、电化学性能和耐盐水性能的影响。结果采用CS1(0.8 MPa-150℃)、CS_(2)(1.0 MPa-200℃)、CS3(1.5 MPa-200℃)和CS4(1.7 MPa-250℃)参数制备的冷喷Ni涂层,涂层厚度由155μm增加至265μm,涂层孔隙率由3.5%降低至0.9%,自腐蚀电位(Ecorr)由‒0.623V增加至‒0.328V(vs.SCE),腐蚀电流密度(Jcorr)由4.3×10^(‒5)A/cm^(2)降低至4.4×10^(‒6) A/cm^(2);4种工艺条件下的冷喷Ni涂层经1000 h人造海水浸泡试验后,对基体仍存在腐蚀保护作用。结论冷喷Ni涂层在人造海水环境中的退化机制源于涂层表面的疏松性质和内部孔隙。浸泡初期,氯离子快速渗透进涂层内部并形成可溶性的氯化物,生成较为封闭的腐蚀坑;随着浸泡时间的延长,涂层内部的孔隙逐渐被这些产物填充满,腐蚀表层变得更加稳定和致密,并逐渐形成了保护层,从而阻断了新鲜氯离子的进一步补充;浸泡后期,阻塞区内外电化学条件的显著差异,加速了腐蚀坑内金属的腐蚀进程,堆积在表层的腐蚀产物体积膨胀或在应力作用下产生了裂纹,氯离子通道再次打开,腐蚀产物不断向外排出,腐蚀表层逐渐脱落。通过提高喷涂压力和喷涂温度,可有效提高冷喷Ni涂层的致密度和结合强度,有力抑制了涂层在盐水环境中的腐蚀扩展过程。通过积累不同工艺条件下冷喷涂Ni基涂层在人造海水环境中的腐蚀失效数据,为冷喷涂Ni基涂层工程化应用提供理论支撑。