1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断裂原因分析

利用扫描电镜和光学显微镜的等分析设备,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断口的组织形貌,分析了基体成分和性能。研究表明断裂原因为在支架铆接部位的局部尺寸减薄,降低了构件的承载能力,诱发裂纹最终导致疲劳断裂,并提出相应的解决措施。

异种不锈钢1Cr18Ni9Ti/Mn-Ni-Cr/1Cr21Ni5Ti钎焊接头的组织和性能

针对液体火箭发动机燃烧室的焊接制造,采用Mn-Ni-Cr箔材钎料对异种不锈钢1Cr18Ni9Ti与1Cr21Ni5Ti进行了钎焊实验,研究了工艺参数对接头微观组织结构的影响规律,揭示了焊缝区缺陷、第二相的形成过程。通过力学性能测试获得了接头组织结构与力学性能的响应关系,确定了钎焊的最佳工艺参数为1190℃、30 min,其爆破压力达到80 MPa。利用SEM、EDS以及EBSD等表征手段对断口形貌进行了分析,研究了不同工艺规范下接头的断裂机理,为不锈钢燃烧室的焊接制造提供了工艺理论基础。

基于1Cr18Ni9Ti的液压导管焊接工艺研究

用1Cr18Ni9Ti制备承压液压导管,研究钨极氩弧焊参数对接头显微组织、力学性能的影响,模拟导管对接形式,用1.5 mm平板对接未开坡口,改变焊接电流与保护气流量,焊后对接头进行目视、拉伸、金相试验。结果表明:焊接电流为45~65 A时可获得熔透的对接接头,焊缝成型美观、背面保护良好、目视合格。焊接电流由45 A增至55 A,再增至65 A时,焊缝宽度由0.60 cm减至0.46 cm,再减至0.32 cm。保护气流量由12 L/min增至15 L/min时,焊缝宽度由0.46 cm减至0.35 cm。母材组织由条带状铁素体与奥氏体组成。热影响区由条带状铁素体与粗大的奥氏体组成。熔合区组织由块条状的铁素体、粗大的板条魏氏铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体组成,该区的塑性差、韧性低,是焊接接头性能薄弱处。焊缝区主要为先共析铁素体、针片状魏氏铁素体、块状魏氏铁素体及细小的针状铁素体构成。板厚为1.5 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板,用焊接电流为55 A、保护气流量为15 L/min得到的对接接头抗拉强度最好,为376 MPa。

1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化化学处理过程模拟仿真

使用UG建立三维模型,有限元分析软件ANSYS进行不同温度下的1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化过程中的温度场、应力场以及应变场的数值模拟。模拟结果表明,不同氮化温度得到的温度场分布均匀,随着氮化温度由440℃增大到520℃,模拟过程内应力由0.0052MPa提高至0.0061MPa,应变由0.14增大到0.17。获得了1Cr18Ni9Ti不锈钢螺纹离子氮化的最佳工艺参数为:渗氮温度440℃、保温时间6h、气压600Pa。

1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体内孔精密加工方法

针对1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体的内孔加工难点,采用常规车削和磨削均无法保证精度要求。通过对不锈钢材料切削特性和轮体内孔加工工艺进行全面分析,结合现有加工方式的优点和不足,创新采用精密车削工艺与手工研磨相结合的方法,突破加工瓶颈,实现了动量轮中心圆柱孔的加工精度要求,为同类型高精度轮系内孔加工提供了参考方法。

天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道全自动横焊接头组织与性能

为了提高焊接效率和焊接质量,采用全自动钨极氩弧焊对天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道进行横焊试验,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和背散射电子衍射仪(EBSD)对焊接接头的组织进行观察,并对焊接接头进行拉伸、弯曲、硬度和冲击等力学性能测定。结果显示,焊接接头根焊焊缝主要为等轴晶奥氏体,填充盖面焊缝主要为柱状晶奥氏体;焊缝中大于15°晶界占比67.816%,且晶界取向差多为40°~45°;焊接接头抗拉强度均高于710 MPa,面弯和背弯均未出现裂纹,焊缝和HAZ冲击功高于100 J,硬度低于190HV10;点蚀试验结果表明其不宜在高氯离子环境下长期使用。研究表明,采用全自动脉冲钨极氩弧焊对天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道进行2G位置横焊,焊接接头力学性能满足相关标准和生产需求。

1Cr18Ni9Ti钢的低温拉伸变形行为

对1Cr18Ni9Ti钢在室温和低温下进行拉伸试验,利用TEM分析拉伸试样断口附近的显微组织,用SEM对拉伸断口进行观察,研究了温度对1Cr18Ni9Ti钢拉伸变形行为的影响.研究表明:随着试验温度的降低,1Cr18Ni9Ti钢的抗拉强度与屈服强度及加工硬化指数单调增加;延伸率呈降低趋势,并在温度降至77K时略有回升;拉伸断口附近显微组织中出现板条马氏体,且温度降低,板条马氏体数量增加;低温与应变共同作用诱发板条马氏体形成是影响1Cr18Ni9Ti钢低温拉伸变形行为的重要因素.

电化学噪声和电化学阻抗谱监测1Cr18Ni9Ti不锈钢的初期点蚀行为

采用电化学噪声和电化学阻抗谱技术,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢在3.5%NaCl溶液中的早期腐蚀行为。研究表明,浸泡初期(0h～48h),电化学噪声电位、电流在测量时间范围内漂移较小,电位谱功率(PSDV)曲线的斜率几乎不变;电化学阻抗谱在低频下出现感抗特征,表明研究电极表面发生钝化膜破裂与修复的交替过程,即出现了亚稳态蚀点。浸泡中期(48h～60h),电化学噪声出现尖峰波动,谱功率曲线的斜率产生突变,电化学阻抗谱的低频感抗特征消失,表明研究电极表面的亚稳态蚀点转化为稳定蚀点。扫描电镜表面形貌分析表明,浸泡60h后研究电极表面出现明显蚀点。

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层。在УТИ-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能。结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1μm增加到3.5μm。分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关。原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主。

1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为,分析了其摩擦系数、磨损体积损失以及磨损表面和截面形貌,探讨了其微动磨损机理.结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢的微动磨损分为开始、过渡和稳定3个阶段.开始阶段以粘着磨损为主,稳定阶段以表层破碎剥落为主.1Cr18Ni9Ti不锈钢磨屑的形成机制取决于表层形成摩擦学白层和加工硬化的速率同亚表层疲劳裂纹扩展速率的竞争,重载条件下,前者占据主导地位.

倾斜式剪切冷却制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料

利用自制的实验装置对倾斜式剪切冷却技术制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金进行了研究.倾斜式剪切冷却技术使熔融1Cr18Ni9Ti不锈钢合金在剪切冷却作用下形成组织优良的半固态材料;在冷却板的冷却作用与重力的剪切作用下1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金逐渐由树枝晶演化为细小的球形晶;倾角、冷却板长度、冷却板表面性质对合金组织具有重要影响;在倾角为45°,冷却板长度为650mm,冷却板采用紫铜材质的条件下可制备出细小球形的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料.

1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制规律,结果表明:在本实验条件下,当搅拌时间为2—3 min时,可以获得尺寸大小为100一200μm、固相率为50％-60％的球状初生奥氏体的半固态浆料,便于从搅拌室底孔中放出,浆料可以实现顺利轧制,但球状初生固相颗粒与液相发生了分离,球状初生固相颗粒集中在轧材的心部,而液相偏聚在轧材的四周;经过一道次轧制, 1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料轧制板材的常温强度比常规热轧板材的强度高,但延伸率下降.

TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能

采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的非比例循环强化性能

对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢进行了各种比例和非比例循环本构实验，其中包括国路径、正方 形、正菱形、蝶形、三角形和两种十字形应变路径．表明其具有明显的非比例循环附加强化． 在相同的等效应变幅值下，材料的附加强化与路径密切相关．对于圆路径；其附加强化度最大 可达６０％．通过对不同应变历史的实验研究表明，先前小的非比例度的加载历史对后继大的非 比例度路径的强化没有影响；而先前大非比例度的加载路径对后继小非比例度路径的循环强化 有较大影响．

1Cr18Ni9Ti高温氧化行为研究

采用熔模精密铸造法制备1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢,用氧化增重法在800℃对1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢进行100h氧化腐蚀实验。采用扫描电镜(SEM)观察其基体组织及各氧化阶段的显微组织形貌;采用X射线衍射仪(XRD)对该材料最终高温氧化产物进行定性分析。结果表明:1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢在800℃下的氧化曲线符合抛物线规律;其氧化破坏形式以点蚀为主;最终氧化产物由CrO、Fe2O3(六方)、Fe2O3(立方)、CrTiO3、NiTiO3和Ni3TiO5等混合组成。

处理温度对1Cr18Ni9Ti钢脉冲直流等离子渗氮的影响

利用脉冲直流辉光等离子技术，在不同的温度下对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了渗氮处理。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学工作站对渗氮层进行了分析。结果表明，处理温度显著影响1Cr18Ni9Ti钢渗氮层的结构与性能。处理温度≤440℃时，渗层为纯S相结构；处理温度在460～540℃之间时，为S相＋CrN＋Fe4N的混合组织；处理温度≥560℃时，为CrN＋Fe4N的化合物层。可在较宽的温度范围内对该钢进行脉冲直流等离子渗氮，获得表面硬度高于基底5～6倍的渗氮层。渗氮层的厚度随处理温度的升高而增加，而抗腐蚀性能随着处理温度的升高呈下降趋势。

1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区的形成机理

在双辊薄带连铸实验和薄带凝固组织特征分析的基础上,结合对薄带凝固组织区的模拟预测结果,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区(特别是等轴晶区)的形成机理.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中的等轴晶区不但在凝固类型为半固态时形成,在轧制或理想型时也能形成.其形成机理为,熔池中悬浮游离晶体的沉积、聚集以及在枝晶生长前沿的长大和薄带离开二铸辊最小间隙(铸辊出口)后,薄带/空气界面换热系数骤然降低抑制了柱状枝品的生长,并促使薄带中部未凝固熔体中游离晶体的择优长大.

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化及力学性能

借助X射线衍射仪、透射电镜对1Cr18Ni9Ti不锈钢在超音速微粒轰击(SFPB)形变热处理过程中的纳米晶组织演化进行表征。研究结果表明,通过SFPB处理,1Cr18Ni9Ti钢表面获得了纳米组织,晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大,直至与基体粗晶相同;经SFPB处理30min后,表面晶粒尺寸趋于稳定,形成平均晶粒尺寸约16nm的随机取向的等轴状纳米晶。随着SFPB时间的增加,显微硬度显著增大,而试样的抗拉强度和屈服强度先升后降,延伸率降低;表面纳米化后拉伸试样断口为韧窝-微孔聚集型断裂,韧窝形成微孔,微孔相连而产生断裂。

半固态下1Cr18Ni9Ti钢轧制过程中的组织演变

对用电磁搅拌装置制备的半固态奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti钢进行了直接轧制成形试验。轧制前后微观组织的分析结果表明 :半固态 1Cr18Ni9Ti钢具有球形或近球形的初生固相颗粒 ,并大多呈聚集状态 ;轧制变形后 ,液固相发生分离 ,产生液相偏析 ;只有当固相率达到 5 0 %时 ,初生固相颗粒在轧制过程中才会发生塑性变形 。

5005铝合金与1Cr18Ni9Ti的真空钎焊分析

采用Al-Si-Mg钎料成功实现了5005铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,借助扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊后接头界面组织进行分析,同时对接头抗剪强度进行测试.结果表明,焊后接头界面结构从1Cr18Ni9Ti不锈钢侧到5005铝合金侧的界面组织依次为Fe Al,Fe Al3,FemAln+αAl.随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头抗剪强度均呈现先升高后降低的变化趋势.当钎焊温度为580℃,保温时间为15 min时,接头抗剪强度达到最大值49 MPa.接头断裂形式受钎焊温度的影响,当钎焊温度较低时,接头断裂于铝合金侧氧化膜层及FemAln+αAl反应层;温度升高至580℃时,接头断裂于FemAln+αAl反应层中,接头抗剪强度最高.