回火温度对高速列车车轴用DZ2钢组织及性能的影响

通过光学显微镜、扫描电子显微镜以及拉伸试验和冲击试验等,探讨了回火温度对高速列车车轴用DZ2钢组织及性能的影响。结果表明:DZ2钢经850℃油淬后高温回火,组织均为回火马氏体。在600~675℃回火1 h的条件下,随着回火温度的升高,DZ2钢内部铁素体、合金渗碳体和MC相析出物逐渐增多,基体中固溶的C原子减少,DZ2钢的抗拉强度和屈服强度逐渐下降,延伸率、断面收缩率和冲击吸收能量逐渐上升,冲击断口均由韧窝组成。当回火温度高于625℃时,DZ2钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率和冲击吸收能量均满足高速列车车轴用DZ2钢的性能要求(抗拉强度680~850 MPa,屈服强度≥450 MPa,断面延伸率≥18%,冲击吸收能量≥50 J)。

9%Cr合金钢在含Cl^(-)环境中的初期腐蚀行为及局部腐蚀起源

通过干湿循环测试、SEM、TEM、XRD和电化学方法研究了一种9%Cr合金钢在含Cl^(-)环境中的初期腐蚀行为,探讨了复合夹杂物(Mg,Si,Al)O-MnS和富Cr的M_(23)C_(6)对其局部腐蚀行为的影响。结果表明,合金钢初期耐蚀性能较09CuPCrNi提高了12倍以上,在360 h的干湿循环过程中发生局部腐蚀,锈层下的蚀坑深度符合Lognormal分布,蚀坑的最大深度(D_(max))与平均深度(D_(ave))随时间(t)变化规律分别符合幂函数D_(max)=8.4844×t ^(0.65717)和D_(ave)=7.3181×t ^(0.53866)。合金钢锈层的致密度和α/γ^(*)(α-FeOOH/(γ-FeOOH+Fe_(3)O_(4)+β-FeOOH)含量比)随腐蚀时间延长均不断增加,但高Cr的添加推迟了腐蚀进程,使得锈层未完整覆盖表面,仅提供了有限的保护能力,因而根据幂函数拟合失重数据得到的指数大于1。复合夹杂物(Mg,Si,Al)O-MnS通过MnS或单一MgO区域的局部优先溶解导致亚稳态点蚀,但其在2%NaCl溶液中浸泡300 min并未诱发周围基体溶解,而富Cr的M_(23)C_(6)析出导致基体的Cr消耗是优先诱发局部腐蚀的主要原因。

海洋工程用9CrMo耐蚀钢筋组织及腐蚀行为

采用周浸加速腐蚀试验和饱和Ca(OH)_(2)溶液浸泡试验,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化、电化学阻抗谱、电容电位法和线性极化法等表征手段研究9CrMo耐蚀钢筋的显微组织和腐蚀行为,从钝化、破钝和腐蚀稳定扩展的全寿命周期角度展开研究,研究结果可为其应用于高湿热海洋环境及服役寿命预测提供参考。结果表明,9CrMo钢筋显微组织为铁素体和贝氏体。在钝化阶段,相比普通碳钢钢筋(HRB400),9CrMo钢筋的电荷转移电阻和钝化膜电阻均更大,其钝化膜为n型和p型半导体的复相(Fe氧化物和Cr氧化物),且钝化膜施主电荷密度是HRB400的1/2,表明9CrMo钢筋钝化膜阻碍电子传导能力更强。相比HRB400,在不同Cl-含量的模拟混凝土孔隙液中,9CrMo钢筋具有更低的腐蚀电流密度和维钝电流密度、更高的点蚀电位、电荷转移电阻和钝化膜电阻,表明其在较高Cl-含量还保持良好的钝化效果。在破钝阶段,9CrMo钢筋的破钝临界氯离子浓度是HRB400的10倍以上。在模拟腐蚀稳定扩展阶段,9CrMo钢筋的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,相比HRB400,腐蚀速率降低60%~84%;9CrMo钢筋主要以局部腐蚀为主,内锈层存在Cr的富集,锈层的α*/γ*((α-FeOOH+Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3))/(γ-FeOOH+β-FeOOH))质量比值随着腐蚀周期延长而增大,且9CrMo钢筋的α*/γ*值是HRB400的1.6倍,锈层保护能力更强。

铝对4Cr1.5Ni耐候钢组织和耐候性的影响

耐候钢具有良好的耐大气腐蚀性能,但传统耐候钢尚无法应用于高湿热海洋大气环境,相关报道指出其在万宁暴晒8年后出现腐蚀加速现象。为了满足海洋工程发展的需要,优化传统耐候钢或开发新型耐候钢尤为重要。以传统低碳钢成分为基础,同时考虑红土镍矿资源,设计4Cr1.5Ni和4Cr1.5Ni0.8Al两种新型耐候钢,采用室内干湿循环腐蚀加速试验模拟高湿热海洋大气环境,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学方法等表征手段研究新型耐候钢的组织和耐候性,着重分析了添加铝元素对试验钢微观组织、腐蚀初期锈层形貌、物相组成和保护能力的影响,相关结果可以为开发适用于高湿热海洋大气环境的新型耐候钢提供参考。结果表明,4Cr1.5Ni钢组织为铁素体和马氏体,4Cr1.5Ni0.8Al钢组织为铁素体和少量珠光体,添加铝元素会促进铁素体的形成。添加铝元素减小了4Cr1.5Ni钢的腐蚀速率、锈层厚度和腐蚀电流密度,增大了腐蚀电位和锈层电阻。4Cr1.5Ni0.8Al钢的α/γ(α-FeOOH/γ-FeOOH)值是4Cr1.5Ni钢的2.5倍,锈层保护能力明显增强。铝元素以+3价态(AlOOH和Al(OH)3)的形式存在于锈层中,同时促进初期锈层生成更多热力学稳定的FeCr_(2)O_(4)。特别地,4Cr1.5Ni0.8Al钢中的铝与铬在锈层中的分布区域相同,即存在同步富集现象,说明铝与铬存在协同作用。

铌微合金化极低屈服点钢的组织与性能

通过超低碳加铌的成分设计和轧后软化热处理工艺成功制备出100 MPa级极低屈服点钢,研究了其组织与性能,并阐述了其软化机理。结果表明,软化热处理前后,试验钢组织均为单一的多边形铁素体,铁素体晶粒和Nb(C,N)析出相随软化热处理温度升高而粗化。特别地,950℃软化热处理时重新奥氏体化后的相变铁素体晶粒尺寸超过90μm。固溶和沉淀强化增量之和与屈服强度随软化热处理温度的变化曲线有很好的对应关系,屈服强度随软化热处理温度升高整体呈降低趋势,主要原因是沉淀强化和细晶强化增量减小,但碳、氮原子重新回溶引起屈服强度回升。试验钢经850℃软化热处理获得最佳综合力学性能,950℃软化热处理后的强塑性很好,但因晶粒粗大导致韧性极低。

硫含量对极低屈服点钢组织与性能的影响

采用Gleeble-3800热模拟试验机、OM、TEM与Vickers硬度计,研究了不同变形温度下S含量对极低屈服点钢析出相、晶粒尺寸与硬度的影响;结合拉伸和冲击试验考察了S含量对实验室试轧钢板力学性能的影响。结果表明,不同变形温度下,当S质量分数由0.001 8%提高至0.007 7%,钢中晶粒尺寸发生粗化,硬度降低,析出相的主要类型由TiC变为Ti4C2S2和TiS,析出粒子的尺寸随之增大,分布数量减小。S质量分数为0.007 7%的试轧钢板较S质量分数为0.001 8%的试轧钢板具有更低的屈服强度且塑韧性并未降低,其综合力学性能更优且完全满足极低屈服点钢的要求。