节约型双相不锈钢2101高温变形过程中微观组织演化

采用电子背散射衍射技术(EBSD)和TEM研究了节约型双相不锈钢2101在温度为1000℃和应变速率为5 s^(-1)的高温变形过程中的微观组织演化.结果表明,铁素体和奥氏体都发生以小角度晶界不断向大角度晶界转变为特征的连续动态再结晶(CDRX).固溶退火后双相不锈钢奥氏体内出现大量退火孪晶.随变形量增加,奥氏体中具有∑3位向关系的晶界逐渐消失.高温变形过程中双相微观组织演化机制的耦合作用共同决定了流变曲线特征.

2304节约型双相不锈钢的高温拉伸塑性研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在加热温度为750~1150℃下,对2304节约型双相不锈钢进行高温拉伸研究。采用扫描电镜和EBSD分析检测手段对断口进行分析。并借助Thermo-calc软件对2304平衡相图进行计算。结果表明,在750~1150℃的温度范围,随着温度升高断面收缩率依次增大,峰值应力依次减小,应力主要分布在奥氏体相中。2304双相不锈钢在950~1150℃的温度范围具有较好的高温热塑性,断口处主要以韧窝为主,为典型的韧性断裂。温度升高和奥氏体含量减少这两个因素导致热塑性良好。

热加工图对节约型双相不锈钢2101表面裂纹的预测

采用THEMOMASTER-Z热模拟试验机对节约型双相不锈钢2101在变形温度950～1150℃、应变速率0.01～30s-1及真应变0.8的条件下进行高温压缩试验。在较低变形温度或较高应变速率区域变形时,试验钢在环形拉应力的作用下,在试样鼓肚处易出现与压缩轴呈45°的表面裂纹。利用试验数据分别采用动态材料模型理论和塑性功方法构建热加工图对试验钢表面裂纹进行预测。基于动态材料模型构建得到的热加工图与试验钢表面裂纹存在较大差别,而基于塑性功方法构建得到的热加工图对压缩试样表面裂纹的预测结果与试验结果基本吻合。

等温时效对节约型双相不锈钢2101析出行为的影响

研究了700~850℃等温时效对节约型双相不锈钢LDX 2101析出行为的影响。研究结果表明经等温时效处理,颗粒状析出物主要在奥氏体和铁素体相界处形核长大,从而恶化材料的冲击韧性。700℃是影响该材料冲击韧性最敏感脆化温度。在700℃等温时效处理120 min后,冲击韧性值降低到33 J,仅为固溶处理后冲击韧性值的31%。经过TEM观察分析,颗粒状析出物主要是Cr2N型氮化物以及少量Cr23C6型碳化物。

节约型双相不锈钢性能与研究状况

近年来,由于世界矿石资源的紧缺导致原材料价格不断上涨,节约型双相不锈钢以其价格和性能的双重优势逐渐得到广泛应用,尤其在石油化工、造纸、食品、淡水处理等行业成为替代传统的奥氏体不锈钢304L、316L等的理想材料。主要介绍节约型双相不锈钢的合金成分特点,研究状况和目前开发的新钢种及性能;并与其他不锈钢的性能及应用作出对比。其中双相不锈钢2304和LDX2101作为节约型双相不锈钢的主要产品,在工业和建筑行业已得到了广泛应用和认可。

固溶温度对节约型双相不锈钢组织及性能的影响

本工作制得节约型NSSC 2120双相不锈钢,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能材料试验机及电化学工作站研究了固溶温度(1 000℃、1 050℃、1 100℃、1 150℃、1 200℃)对其组织、力学性能及耐蚀性能的影响,同时制备LDX 2101、SUS 304不锈钢并进行了对比分析。结果表明:当固溶温度由1 000℃升至1 050℃时,长条、针状的二次奥氏体(γ2)演变成铁素体,使NSSC 2120双相不锈钢的抗拉强度及耐蚀性能得到提升;温度提高至1 150℃时,铁素体含量的增加与细小、均匀的奥氏体相共同导致NSSC 2120双相不锈钢的抗拉强度达到峰值(632.5 MPa),起主导因素的奥氏体相形态使得腐蚀电流密度降至最低值(2.247×10-6μA·cm-2);固溶温度进一步提高至1 200℃时,两相比例虽接近1∶1,但NSSC 2120双相不锈钢的抗拉强度及耐蚀性能大幅下降,这与奥氏体尖锐化有关。与节约型双相不锈钢LDX 2101和SUS 304奥氏体不锈钢相比,NSSC 2120双相不锈钢原材料成本更低,且在最佳固溶温度下其力学性能及耐点蚀性能都更好。

节约型双相不锈钢组织性能控制与制造技术

节约型双相不锈钢在提高强度、改善韧性、耐蚀性能及焊接性能等方面具有突出优点,可望广泛应用于核电、石化、造船、造纸、海水淡化等领域,成为一种性能优良又节约资源的结构材料。但是,由于缺乏对其热加工特性及合理加工工艺全面深入的了解,还未能实现大规模工业化生产节约型双相不锈钢。针对节约型双相不锈钢热塑性更差、热加工制备更困难等关键问题,分析了合金成分设计、热变形行为与热塑性控制、微观显微组织演变、热加工安全区预测及脆性相析出动力学规律等的研究进展,指出了突破节约型双相不锈钢工业化生产的关键工艺技术方向。

Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性

通过高温拉伸和高温压缩试验研究了两种Cr21节约型双相不锈钢在950～1150℃温度范围内的高温塑性,结果表明两种材料的高温塑性差异很大.通过温度、应变速率、相比例和显微组织4个方面的分析发现,适当增加稳定铁素体相元素和升高变形温度有利于提高Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性.在较低温度较高应变速率热变形时,裂纹容易在被拉长的奥氏体和铁素体相界处形核并沿着相界在铁素体内进行扩展.

热轧变形对2101双相不锈钢组织与拉伸性能的影响

对铸态2101双相不锈钢进行不同变形量的热轧变形,采用SEM、室温拉伸试验研究了热轧变形对2101钢显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:不同变形量热轧的2101钢组织为铁素体+奥氏体,热轧变形量≤50%时,2101钢中两相体积分数比接近1∶1;变形量增加到70%时,2101钢中奥氏体体积分数减少到29.5%。随着热轧变形量的增加,钢的抗拉强度逐渐升高,伸长率逐渐降低。70%热轧变形的钢抗拉强度达到最大值,为581.5 MPa,其伸长率为11.2%。

Cr_2N沉淀相对2101双相不锈钢焊接接头综合性能的影响

对经济型2101双相不锈钢焊接接头1 050℃固溶后在700℃进行不同保温时间的时效处理.采用光学显微镜、SEM和TEM观察接头各区域的组织演变,对接头进行低温冲击试验和动电位极化腐蚀试验.结果表明,1 050℃固溶处理改善了接头的组织和性能;700℃时效处理后焊缝和HAZ析出Cr2N沉淀相,随着时效时间延长,沉淀相长大,数量变多并向铁素体内部生长,使接头冲击韧性降低,断口由塑性断裂的韧窝状转变为脆性断裂的解理状;固溶处理试样点蚀发生在铁素体内部,时效处理后点蚀发生在Cr2N周围的二次奥氏体区,时效时间越长,接头的抗点蚀能力越差.Cr2N的析出对接头焊缝区的影响最为显著.

冷却条件对2101双相不锈钢线收缩的影响

研究在同一浇注温度下,不同冷却速率对2101双相不锈钢凝固过程线收缩的影响。结果表明,冷却速率减慢,有利于奥氏体析出和长大,奥氏体的比例增加,2101双相不锈钢的线收缩增大。

2101双相不锈钢的焊接性能和焊接技术

对2101双相不锈钢的焊接性能进行了分析,并提出了几个关键的焊接技术,最后以12.7mm厚2101双相不锈钢板为例,进行了该材料的焊接工艺评定。结果表明:在合理的焊接方法和焊接参数下,2101双相不锈钢具有良好的焊接性能。

时效时间对2101双相不锈钢微观组织和性能的影响

在700℃对2101双相不锈钢进行时效处理,研究了时效处理时间对2101双相不锈钢微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果表明,随着时效时间从10min增加到240min,析出相的数量增加,主要分布在铁素体相内和晶界;同时,双相不锈钢的铁素体含量逐渐降低,强度和硬度逐渐增加,点腐蚀速率也逐渐变大。

大变形热压缩18.7Cr-5.8Mn-1.0Ni-0.23N节镍型双相不锈钢的晶间腐蚀行为研究

针对70%变形量热压缩18.7Cr-5.8Mn-1.0Ni-0.23N节Ni型双相不锈钢,采用双环动电位再活化测试和EIS测试等,研究了在0.1~10 s-1/850~1150℃范围变形参数对双相不锈钢在高低两种浓度H2SO4+Na Cl+KSCN溶液中晶间腐蚀行为的影响。结果表明:高溶液浓度增大了晶间敏感值区分度,热变形参数影响两相晶粒细化程度和钝化膜稳定性,导致晶间腐蚀敏感值变化较大。晶间腐蚀主要发生在两相界面处,Cr2O3含量对维持钝化膜稳定起主导作用,耐腐蚀性降低与Mn O富集降低钝化膜致密性有关。1 s-1较高温度变形后钢的晶间敏感值低于固溶态,0.1 s-1/1050℃和1s-1/1050℃变形时,奥氏体相再结晶细化有利于钝化膜稳定性和致密性的增强,增大了耐晶间腐蚀性,铁素体相晶粒细化则有利于自身钝化。相界处钝化元素分布不均匀和高密度位错的形成降低了850℃较低温度变形时钢的耐晶间腐蚀性。

固溶温度对节约型双相不锈钢TRIP/TWIP行为的影响

通过微拉伸、电子背散射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了具有亚稳奥氏体相的节约型双相不锈钢在1 000~1 200℃范围内不同固溶温度下的组织与性能的演变规律;探讨了固溶温度对形变诱导塑性(TRIP/TWIP)的作用机制。结果表明,随着固溶温度的升高,抗拉强度与伸长率均先升高后降低,而亚稳奥氏体相比例由74%(1 000℃)降低到37%(1 200℃);1 050℃固溶时,试验钢表现出最佳综合性能,抗拉强度达到960 MPa,伸长率达到62%,强塑积达到60 GPa·%。在经拉伸变形的微观结构中形变诱导马氏体与形变孪晶共存,表明试验钢中亚稳奥氏体相的变形机制主要受TRIP及TWIP共同控制,从而导致其塑性变形过程呈现多阶段应变硬化特征,而钢中铁素体相的变形机制主要变形为位错的滑移。

固溶处理对铸态2101双相钢腐蚀性能的影响

通过电化腐蚀学实验研究了900~1190℃固溶处理对铸态2101双相钢(/%:0.02C,0.69Si,5.00Mn,0.0015S,0.022P,21.42Cr,1.66Ni,0.31Mo,0.48Cu,0.25N)腐蚀性能的影响。EIS阻抗谱图、等效电路极化电阻值和Tafel曲线均表明,同一固溶温度下,固溶时间越长钢的耐蚀性越好。通过组织形貌电镜图及测定组织中γ相面积比和晶粒度得到,固溶处理30 min和2 h后γ相面积比和单位面积γ晶粒个数随着固溶温度的增加都呈先升高后降低的趋势,在970℃时组织最为细密,固溶2 h后组织比固溶30 min的更为细密。组织致密度高,析出氮化物少,则2101双相不锈钢的耐蚀性好,该钢最佳固溶工艺为970℃和2 h。

节约型双相不锈钢组织演变规律的研究进展

节约型双相不锈钢是一种高性能、低成本的结构材料,拥有广阔的应用前景,有望广泛应用于核电、石化、造船、造纸和海水淡化等领域,但是其热加工制备困难,阻碍了大规模工业化生产。简要介绍了国内外双相不锈钢的研究现状,综述了双相不锈钢的组织性能演变、热变形规律及脆性相析出行为等。从组织演变规律入手,指出改善节约型双相不锈钢热塑性的重要性及可行性。

Ce对2101双相不锈钢析出相和耐蚀性能的影响

2101双相不锈钢因具有铁素体良好的力学性能和奥氏体优异的耐蚀性能而应用广泛。由于钢中存在特殊的双相结构,在热加工过程中容易出现二次相析出而降低钢的耐腐蚀性能。本文利用电子显微镜、XRD相分析和电化学工作站等方法,研究了稀土Ce对时效态2101双相不锈钢析出相和耐蚀性能的影响。研究结果表明,添加Ce后,钢中夹杂物的类型由Al_(2)O_(3)逐渐转变为CeAlO_(3)、Ce_(2)O_(2)S、Ce_(2)O_(3)以及少量的CeS;稀土固溶在晶界能够有效抑制二次析出相的生成,电化学阻抗谱也表明Ce的加入能够提高钢的容抗弧,提高耐蚀性能。且稀土变质钢中夹杂物,使金属阳极钝化,形成致密的钝化膜,进一步阻碍点蚀的发生。

节约型双相不锈钢TRIP效应致塑性增量及其固溶温度依赖性

在Gleeble-3800试验机上进行了经1000~1200℃固溶处理后的节约型双相不锈钢(LDX)的拉伸变形实验,利用TEM分析了其加工硬化特性的微观机制,利用XRD测定计算了不同条件下形变诱导马氏体的饱和转变量。基于加工硬化规律对变形温度(室温~100℃)的敏感性,分别提出了室温变形时TRIP效应诱发塑性增量(或均匀延伸率增量)的量化指标:表观塑性增量(Δe)、单位体积马氏体诱发的平均塑性增量(Δe^→)及只与奥氏体稳定性有关的本征塑性增量(Δe^*),探讨了固溶温度对它们的影响规律。结果表明:LDX中形变诱导马氏体相变(SIMT)存有γ→ε→α′与γ→α′2种机制,引发TRIP效应并使LDX表现出"三阶段"加工硬化特征。不同固溶温度分别对应不同的临界变形温度(Md),使LDX在M_d温度变形时不存在TRIP,固溶温度越高,Md越低、Δe越小。随着固溶温度增加,Δe^→逐渐增加,而Δe^*则逐渐减小,即奥氏体越稳定,TRIP本征增量越小。此外,Δe^→与Δe^*均与奥氏体稳定性系数(k)间存在一定的线性关系。

节约型高强韧不锈钢及其薄带连铸制备技术

双辊薄带连铸技术自上世纪80年代至今已有近40年,但在常规不锈钢的工业化生产方面一直未取得成功。究其原因,主要归因于生产消耗、产品利润与产能之间的不匹配。近年来,国际国内开始将薄带连铸应用于制备节约型高强韧不锈钢,从而简化了热轧生产工艺,解决了因热塑性差而造成的钢板边裂和中裂等缺陷,大大提高了成材率。韩国浦项制铁采用薄带连铸技术生产出节约型双相不锈钢,耐腐蚀性能与SUS304奥氏体不锈钢相当,而抗拉强度可提高1倍,产品主要用于取代材料成本过高的奥氏体不锈钢。我国东北大学开发出高强韧节约型不锈钢的成分体系及其薄带连铸技术,制备出0.30~1.5mm厚薄带,其强塑积高达62 000 MPa·%且其耐腐蚀性能较SUS304高出10%~15%,可以应用于核电、石化、铁路交通及汽车结构等领域。本文就薄带连铸高强韧不锈钢的现状、应用及未来发展趋势进行了综述和分析。