冷轧变形对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度计、万能试验机等研究了不同变形量冷轧对热轧态0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明:随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢晶粒变形越来越明显,晶界处位错塞积不断加剧,晶界越来越模糊,组织中越来越多的奥氏体转变为马氏体。随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均逐渐升高,伸长率逐渐下降。冷轧变形量36%的0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均达到最大值,分别为432.3 HV、1283.1MPa、1195.2 MPa。

0Cr18Ni9不锈钢钣金件的锈蚀防护工艺

针对0Cr18Ni9不锈钢深落压钣金件因热处理造成表面氧化皮较重,使用过程中出现锈蚀的问题,制定了磁力抛光、磁力抛光+钝化和钝化+磁力抛光等3种锈蚀防护改进措施,并与未处理试样进行了对比。结果表明:未处理、仅磁力抛光处理的试样经过96 h盐雾试验后腐蚀严重,经磁力抛光+钝化处理的试样经96 h盐雾试验后发生局部点腐蚀;而经钝化处理+磁力抛光的试样经96 h盐雾试验后未出现腐蚀,在960 h盐雾试验后仅出现局部锈蚀,表面依然光亮,耐盐雾时间是其余3种试样的10倍以上。

0Cr18Ni9不锈钢本构模型及其对切削力预测影响分析

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对经过1100℃固溶处理后的0Cr18Ni9不锈钢的静态力学性能和动态力学性能进行了测量,用Johnson-Cook模型拟合了材料的本构关系,用正交切削实验识别了Johnson-Cook模型材料参数。将SHPB实验和切削实验两种方法得到的Johnson-Cook材料模型应用于切削力的预测,分析了不同实验方法得到的材料模型在切削力的预测中的适用性,为不锈钢切削研究中的分析模型和数值计算中的材料流动应力模型选择提供参考。

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。

0Cr18Ni9不锈钢新型复合固体渗碳工艺的研究

对利用超音速微粒轰击技术单面表面纳米化处理的0Cr18Ni9不锈钢分别进行单温和双温固体渗碳处理。采用金相组织截面观察和表面硬度检测研究了不同固体渗碳工艺对0Cr18Ni9不锈钢固体渗碳行为的影响。结果表明,表面纳米化可以提高0Cr18Ni9不锈钢固体渗碳的效率,且经600℃预渗2 h和850℃终渗4 h双温渗碳后,可在SFPB面获得渗层厚度为215μm、硬度高达613 HV的渗碳层,为实现不锈钢的简单高效固体渗碳处理提供了新方法。

0Cr18Ni10Ti不锈钢高温蠕变-棘轮交互作用试验研究

工程结构件在实际服役过程中往往会承受恒定载荷和循环载荷的双重作用,严重影响相关设备的安全运行。因此,有必要对0Cr18Ni10Ti不锈钢在350℃下进行应变和应力控制的无保持时间交变载荷试验以及具有保持时间的蠕变-棘轮交互作用试验,研究不同保持类型和保持时间对其蠕变-棘轮交互作用的影响。结果表明:应变控制下,峰谷值保持的应力响应低于谷值保持和峰值保持情形,与无保持相比下降幅度为11.4%;应力幅值在峰值保持时间为30、120和300 s的下降幅度依次为5.3%、11.4%和12.7%,下降速率随着保持时间的增加逐渐减缓。在应力控制下,峰值保持的棘轮应变演化速率相较于谷值保持和峰谷值保持更快,与无保持相比棘轮应变增幅为40.2%;棘轮应变的演化与峰值保持时间呈正相关,棘轮应变在峰值保持时间为30、120和300 s的增幅依次为40.2%、50.9%和54.0%。

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。

0Cr18Ni9不锈钢表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对0Cr18Ni9不锈钢试样进行了表面纳米化处理,并对SFPB处理后的试样进行热处理和低温气体渗氮处理,分析讨论了表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响.结果表明:经SFPB处理后,试样表层形成厚约250μm的变形区,表面组织为纳米晶,平均晶粒尺寸为15 nm,其变形机制以孪生为主,变形同时表面发生了马氏体相变,表面硬度明显提高.对SFPB处理的试样经450℃热处理后,纳米晶未发生明显粗化,马氏体量减少很小,硬度保持稳定,因而具有良好的热稳定性.晶粒细化、马氏体相变及其良好的热稳定性有利于实现低温快速渗氮,使渗层厚度明显增加,表层硬度得到进一步提高,硬度分布梯度也得到了改善.

0Cr18Ni9不锈钢搅拌摩擦焊接头的微观组织和性能

采用搅拌摩擦焊工艺对3mm厚0Cr18Ni9不锈钢板进行了对接焊接。焊接接头内形成了焊核区、热力影响区和热影响区三个区域。焊核区由动态再结晶组织构成;热力影响区内的组织发生了不同程度的变形;热影响区由不完全再结晶组织构成。焊核区发生了明显的加工硬化现象,其显微硬度(HV)与母材相比提高了22%。在搅拌头旋转速度600r/min、焊接速度70mm/min下,接头的拉伸强度最高,达到412MPa。

高能喷丸0Cr18Ni9Ti不锈钢自纳米化机理

为在0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面制备出纳米晶,采用高能喷丸(HESP)对不锈钢棒材的端面进行表面自纳米化处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪对喷丸端塑性变形层不同深度的组织进行表征,并对0Cr18Ni9Ti不锈钢在高能喷丸过程中的晶粒细化机理进行讨论。结果表明:在喷丸端大约70μm深度内形成纳米组织,其中喷丸表面的晶粒尺寸达到52nm左右。晶粒细化机理为:在小应变作用下主要是孪生变形把粗大晶粒细化成孪晶薄片,在大应变作用下,孪晶交叉把孪晶片细化成纳米晶粒,同时在孪晶交叉处产生应变诱导马氏体相变。

0Cr18Ni9不锈钢基板的BAS系微晶玻璃介质层的研制

通过开展BAS微晶玻璃成分优化研究,研制了0Cr18Ni9不锈钢基板的大功率厚膜电路介质层。在BAS系玻璃中加入适量MgO和CaO,在降低烧结温度的同时提高了析晶温度,抑制了晶体相的析出,有助于介质层的烧结致密化。利用成分优化后的BAS系玻璃制备的介质层与不锈钢基板结合强度高,具有优良的抗机械冲击能力。最佳配方的介质浆料经过3个烧结周期,制得介质层膜厚>100μm,击穿电压>2.1kV,泄漏电流<0.01mA。部分成果已经用于合作单位的工业化生产。

采用BNi-2钎料真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢管材

针对实际应用中常需要获得异型接头这一目的,采用BNi82CrSiB（BNi-2）钎料钎焊套接0Cr18Ni9不锈钢管材,研究了冷却方式、钎焊温度、保温时间和装配间隙对接头组织结构和力学性能的影响.结果表明：管材套接的特殊结构,填缝间隙对接头影响较大,当间隙过小为5～10μm时,易出现填缝不足导致无法形成完整接头,接头强度下降;但间隙过大为250～300μm,钎缝中形成大量脆性相并产生微裂纹;冷却方式对组织影响较小,但15℃/min的冷却速度所得接头强度较低;钎焊温度升高或保温时间延长,最大间隙值增大,母材出现溶蚀,性能影响较小.钎焊温度为1 050℃,保温时间为10 min,装配间隙为20～50μm,随炉冷却所得钎焊接头显微组织结构中未出现共晶组织和金属间化合物,接头性能最高.

0Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化层的组织和性能

采用高能喷丸对0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面进行了表面自纳米化处理;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对塑性变形层的组织和性能进行了表征。结果表明:在距表面70μm左右的范围内形成了100 nm以下的等轴纳米晶;从基体到喷丸表面,变形层的显微组织依次为单相奥氏体、奥氏体和马氏体两相共存、单相马氏体;晶粒细化显著提高了塑性变形层的显微硬度。

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度。结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织,靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上。

0Cr18Ni9不锈钢中钴的存在形式及其对相组成的影响

采用真空感应炉冶炼了不同钴含量的0Cr18Ni9不锈钢,结合显微组织、物相组成和电子探针成分分析,研究了钴元素的存在形式及对铸态不锈钢各相点阵常数及相组成的影响。结果表明:在0Cr18Ni9不锈钢中钴主要以固溶形式存在于奥氏体和δ铁素体中,在奥氏体中的含量高于在δ铁素体中的;钴的存在使奥氏体和δ铁素体的点阵常数都增大;随着不锈钢中钴含量的增加,δ铁素体数量减少;奥氏体的点阵常数随δ铁素体数量的减小而增大。

热处理对0Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性的影响

用草酸电解实验结合金相观察以及动电位极化法研究了不同热处理工艺后0Cr18Ni9Ti不锈钢的耐晶间腐蚀和耐点蚀性能.结果表明,单一固溶处理后试样具有较好的耐点蚀性,稳定化处理后虽然具有很好的抗晶间腐蚀性能,但是耐点蚀性较差.同时,采用交流阻抗测试研究发现固溶处理后试样表面钝化膜比较稳定.

0Cr18Ni9不锈钢列车贮水箱点蚀与开裂原因分析

对不锈钢水箱发生的点蚀与开裂问题进行了分析,并模拟生产工况进行了试验研究。结果表明冷装配时带楞角铁锤敲击造成的表面凹坑处、焊接时飞溅与电弧擦伤处的电极电位发生了变化,促使了点蚀的发生;另外,HAZ的过热区也是点蚀最易发生的部位,并且点蚀发生部位也是应力腐蚀开裂的裂纹源。

0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场的数值仿真

基于有限元软件SYSWELD对不锈钢0Cr18Ni9平板TIG焊的温度场进行三维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线,同时也得出了焊缝上任一点的温度变化与相变的关系.与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好的模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据.

0Cr18Ni9Ti不锈钢表面渗锆合金层的硬度及耐蚀性

利用双层辉光等离子渗金属技术,在0Cr18Ni9Ti不锈钢表面形成厚约65μm、均匀致密连续的渗锆合金层,并对不锈钢基材与渗锆合金层分别进行硬度检测与电化学腐蚀性能测试。结果表明:渗锆后,试样表面的硬度约为1530 HV0.05,明显大于不锈钢基材的表面硬度(约为350 HV0.05);渗Zr合金层的硬度由表及里逐渐降低,呈梯度分布;在0.5 mol·L-1H2SO4溶液、0.5 mol·L-1HNO3溶液、3.5%NaCl溶液中,不锈钢基材的相对腐蚀速度分别是渗Zr合金层的2.18倍、9.73倍、2.44倍;未处理的不锈钢表面腐蚀较为严重,而渗Zr合金层表面只出现轻微的局部腐蚀,可见经渗锆处理后,不锈钢的耐蚀性能有所改善。

电厂0Cr18Ni9不锈钢油管断裂失效分析

采用光学显微镜、扫描电镜等分析手段，对某电厂0Cr18Ni9不锈钢油管断裂表面的金相组织、断口形貌进行了分析和检测，并同正常0Cr18Ni9不锈钢油管的金相组织进行对比。结果表明，断裂油管的显微组织为等轴状奥氏体，晶粒大小在10—40μm之间变化，这同正常油管的显微组织基本相同。断口分析表明，在断口表面存在大量的疲劳条纹，显示典型的疲劳断裂特征，表明疲劳断裂是其主要失效方式，而油管的高频振动是造成疲劳断裂的主要原因。