轨道车辆用1.4003铁素体不锈钢焊接性能研究

文中采用MAG焊接工艺,以ER308L焊丝为填充材料,φ(Ar)97%+φ(O_(2))3%的保护气体、0.22 kJ/mm的焊接热输入,对板厚1.5 mm的1.4003铁素体不锈钢对接接头进行焊接,获得了成形良好、无缺陷的焊接接头,且接头抗拉强度高于母材的,符合标准要求。焊缝内部呈柱状晶分布,组织为奥氏体基体上分布网条状铁素体,有利于提高焊缝塑韧性,但焊接热影响区晶粒严重粗大,为焊接接头组织薄弱区。冲击试验结果表明,焊缝热影响区室温冲击韧性发生剧烈下降,冲击吸收能量只有母材的50%,在生产应用过程中应重点关注。

1.4003铁素体不锈钢焊接接头的组织和力学性能

通过室温拉伸、室温弯曲、冲击、维氏硬度等试验以及金相分析对1.4003铁素体不锈钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.试验结果表明:用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003接头,其抗拉强度高于母材,弯曲性能良好,HAZ处冲击功较低且随温度的降低急剧下降.焊缝区的硬度低于母材,熔合线附近硬度值有波动,过热区硬度没有明显下降.焊缝组织是以奥氏体为主的铁素体+奥氏体双相组织,焊接热影响区过热区铁素体晶粒粗大,是导致该部位韧性下降的主要原因.

1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的组织和力学性能

采用室温拉伸、不同温度冲击、硬度及金相检验等分析方法对用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的显微组织和性能进行了研究。试验结果表明:该焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊缝的冲击性能略低于母材,1.4003铁素体不锈钢的热影响区(HAZ)冲击性能较差,焊缝为奥氏体+铁素体双相组织;Q235-C钢的熔合区出现明显界限,1.4003铁素体不锈钢焊接热影响区为晶粒粗大的单一铁素体组织。

不同焊接方法下1.4003铁素体不锈钢焊接接头组织与性能

通过拉伸试验、弯曲试验、硬度试验和金相组织分析,研究采用MAG、CMT、PAW、TIG方法焊接的3 mm 1.4003铁素体不锈钢对接接头的常规力学性能和显微组织。结果表明:4种焊接方法下接头的常规力学性能均较为良好;采用奥氏体不锈钢焊丝的MAG、CMT、TIG接头,其焊缝组织均为板条状或网状铁素体和奥氏体,接头硬度较高。PAW不填加焊丝的焊缝组织为与母材同质的块状铁素体,其焊缝硬度不及母材。铁素体晶粒的粗化对接头的强度和硬度有不利影响。

不同保护气体焊接1.4003铁素体不锈钢试样晶间腐蚀试验结果及分析

CO2与O2是MAG焊接时常用的活性气体,分别通过2种保护气氛下对1.4003不锈钢焊接试样的焊接接头进行晶间腐蚀试验,并从失重记录、宏观形貌、微观形貌及晶间腐蚀产物的EDS能谱分析等方面进行研究。结果表明:(1)φ(Ar) 95%+φ(CO2) 5%保护气体MAG焊接头的失重相对于φ(Ar) 97+φ(O2) 3%保护气体MAG焊接头失重更多;(2)晶间腐蚀试样的宏观形貌表明:φ(Ar) 95%+φ(CO2) 5%保护气体MAG焊接头试样焊缝区略宽于φ(Ar) 97%+φ(O2) 3%保护气体MAG焊接头试样;φ(Ar) 95%+φ(CO2) 5%保护气体的MAG焊接头试样热影响区腐蚀后更明显;(3)晶间腐蚀微观形貌表明:扫描电镜下2种比例保护气体的试样情况相似。

1.4003铁素体不锈钢与耐候钢对接焊试验结果及分析

采用MAG焊对1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢进行对接焊,通过对焊接接头进行力学性能试验、金相组织分析、显微硬度测试、冲击试验等,研究1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢2种钢的焊接工艺。结果表明:1.4003铁素体不锈钢与Q345NQR2耐候钢对接接头的力学性能良好;焊缝显微组织为奥氏体+铁素体双相组织,对焊缝的力学性能有一定的改善;1.4003不锈钢侧热影响区为粗大的多边形铁素体晶粒,Q345NQR2钢侧热影响区为片层状珠光体组织+白色铁素体;焊缝组织主要为奥氏体,硬度有所升高,1.4003不锈钢侧粗晶区由于铁素体晶粒粗大,硬度有所下降;Q345NQR2耐候钢侧热影响区粗晶区为珠光体和残余奥氏体,硬度与焊缝的相差不大;对接接头室温和-40℃下的冲击性能均比较好。

铁素体不锈钢表面起皱研究现状

表面起皱是铁素体不锈钢在成形过程中最容易出现的一种缺陷。本文首先介绍了铁素体不锈钢表面起皱现象及危害;接着阐述了表面起皱机理的研究进展,指出<001>//ND取向晶粒簇的存在或<001>//ND不利取向织构体积分数较高是造成表面起皱的主要原因;基于表面起皱的机理,介绍了减轻铁素体不锈钢表面起皱的措施,如优化化学成分、控制热轧工艺、冷轧工艺和退火工艺等;最后对铁素体不锈钢表面起皱研究的发展趋势进行了展望。

冷轧压下率对439L铁素体不锈钢组织和性能的影响

冷轧工艺会对铁素体不锈钢的后续退火组织产生重要影响,也是铁素体不锈钢获得良好的表面质量、力学及成形性能的关键以Nb+Ti双稳定439L铁素体不锈钢为实验材料,采用X射线衍射、微观组织表征以及性能测试等手段,研究了不同的冷轧压下率(60%~85%)对该不锈钢退火过程(1000℃×2 min)中的微观组织和织构的演变及其力学和成形性能的影响结果表明:随着冷轧压下率的增加,439L铁素体不锈钢退火后的γ织构不断增强,α织构逐渐消失,即在退火过程中发生了由α→γ织构的转变同时,随着冷轧压下率的增加,退火织构的峰值强点逐渐向γ取向线靠近,此时439L冷轧退火板的平均塑性应变比(rm)不断增加,在压下率为80%时具有最小的各向异性指数绝对值(|Δr|)。

退火工艺对汽车用430铁素体不锈钢组织与力学性能的影响

对热轧态430铁素体不锈钢进行了不同温度和保温时间的退火处理,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机等研究了不同退火处理对430铁素体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明:退火态430不锈钢组织由铁素体和黑色析出相组成。随着退火温度的升高、保温时间的增加,430不锈钢中铁素体晶粒尺寸先减小后增大,析出相数量先减少后增多。退火温度850℃、保温10 min的430不锈钢组织中晶粒细小均匀,析出相数量最少,其抗拉强度为663.3 MPa,伸长率为32.4%,强塑性匹配较好。因此,850℃退火保温10 min为430铁素体不锈钢的理想退火工艺。

S44535铁素体不锈钢高温氧化行为

为了探究稀土La对S44535铁素体不锈钢高温氧化行为的影响,采用加速氧化对添加0.26%La的S44535钢在800、900、1000℃下的静态空气中进行高温氧化研究。采用恒温氧化法对比S44535铁素体不锈钢在三种温度下的氧化动力学曲线,用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对钢的氧化层进行表征分析,探究了稀土La对铁素体不锈钢高温抗氧化性能的影响。结果表明,氧化产物主要为Cr2O3和MnCr2O4,随着温度的升高,表面氧化膜增厚且更加致密,其外层富含Mn,内层富含Cr,说明稀土改变了氧化膜的生长方式,且呈现出较为优异的高温抗氧化性能。

Cu对含Sn铁素体不锈钢的力学及耐腐蚀性能的影响

以0.30%Sn的430铁素体不锈钢为基础,在实验钢中添加一定量的Cu来研究Cu对实验钢力学性能和耐腐蚀性能的影响。常温拉伸实验和高温拉伸实验结果表明,Cu原子在基体中发挥固溶强化效果而增强不锈钢的抗拉强度,但同时因晶界处生成大量的富Cu相而相应降低不锈钢的塑性。实验钢的耐均匀腐蚀性能随着Cu含量的增加而呈现先提高,后降低的趋势,且在含0.45%Cu的钢中达到最佳的效果。此外,Cu对实验钢的耐晶间腐蚀性能有类似的规律,且在含0.98%Cu的钢中达到最佳的效果。

采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土柱的设计方法研究

为研究采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压性能,首先建立并验证其有限元模型,然后利用该模型创建典型算例数据库。基于算例数据库分析径厚比、名义屈服强度、混凝土强度等参数对其轴压性能的影响规律,并基于该有限元算例数据库验证现有圆钢管混凝土短柱设计方法的有效性。最后建议了采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力、轴压刚度和峰值应变的简化模型。简化计算结果和有限元计算结果吻合良好。

436L铁素体不锈钢换热板片的成形过程及分析

针对436L铁素体不锈钢换热板片冲压成形的开裂问题,通过Dynaform数值模拟分析和冲压成形试验,对两种典型波纹结构换热板片的成形特征进行研究,分析其成形过程中的成形极限和减薄率的演变规律,研究板片厚度和波纹参数(波纹法向节距)对裂纹位置及开裂程度的影响,探讨波纹法向节距对减薄率的影响。结果表明,436L铁素体不锈钢换热板片的开裂和减薄同时受板厚及波纹参数的影响。对于浅波纹换热板片(波纹深度2 mm),易开裂处为波纹的波峰圆角顶部,板厚增加对开裂倾向和减薄率影响显著,每增加0.1 mm板材厚度,波峰圆角处最大减薄率可降低约2.6%,此时,能够安全成形的最大减薄率为18.9%,最小成形板厚为0.6 mm。而对于深波纹换热板片(波纹深度2.6 mm),易开裂处为波纹的波峰圆角两侧和波峰圆角顶部,此时,板厚增加对开裂倾向和减薄率影响较小,每增加0.1 mm板材厚度,波峰圆角处最大减薄率仅降低约1.4%,需通过增大波纹法向节距满足成形质量要求。

稀土元素对超级铁素体不锈钢组织及性能的影响

以超级铁素体不锈钢为研究对象,通过添加稀土元素来改善其组织和性能,主要研究了稀土对试验钢夹杂物、组织、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明:当稀土加入量(质量分数)≤0.106%时,稀土能有效地净化钢液,具体表现为显著降低钢中T. O(Total Oxygen,钢中氧元素的全部含量)和S含量;同时,稀土能显著地细化夹杂物,使大尺寸多边形夹杂物转变为近似球形的细小夹杂物,并且稀土能改性钢中夹杂物,将硬质Al2O3夹杂物转变为Re-O、Re-S及复杂的RE-P-S-O夹杂物;另外,当稀土加入量≤0.106%时,稀土还对试验钢起到细化晶粒的效果,且对试验钢的拉伸性能影响较小;最后,稀土能有效地改善试验钢的耐晶间腐蚀性能。

冷成形奥氏体不锈钢封头硬度和铁素体含量超标及异种钢焊接裂纹案例分析

冷成形奥氏体不锈钢封头硬度、铁素体含量超标,异种钢焊接裂纹是压力容器监造过程中遇到的比较典型的制造质量问题。本文结合监造设备案例,对质量问题产生的原因进行分析,提出了处理措施,为后续监造过程中预防、处理同类质量问题提供借鉴。

1.4003不锈钢与Q345NQR2耐候钢电阻点焊接头的组织和疲劳性能

通过金相组织分析、硬度试验、脉动拉伸疲劳试验及疲劳断口形貌分析,研究了1.5 mm 1.4003+3 mm Q345NQR2电阻点焊接头的组织和疲劳性能。结果表明:Q345NQR2钢母材组织为白色铁素体+层片状珠光体,1.4003铁素体不锈钢母材组织为多边形或无规则型铁素体,Q345NQR2侧HAZ分为正火细晶区和过热粗晶区,正火细晶区珠光体较细小,过热粗晶区珠光体较粗大,1.4003铁素体不锈钢侧HAZ为单一块状的多边形铁素体,晶粒度4~5级,熔核区显微组织为少量珠光体、贝氏体、板条马氏体与极少量残余奥氏体混合组织。熔核区硬度值在425HV~505HV之间,明显高于母材及熔合线处硬度。疲劳断口位于熔核区,其接头指定寿命为1×10~7次循环下的中值疲劳强度,2.875 kN。

铁素体不锈钢焊接热影响区的组织与冲击韧性研究

分别采用SMAW和MIG焊方法焊接SUS444铁素体不锈钢,对比了焊接HAZ的金相组织、冲击韧性,并对断口进行了SEM形貌和能谱分析。结果表明,虽然使用小直径焊条和小焊接参数,但SMAW焊接HAZ的晶粒仍发生明显长大,其5 mm厚冲击试样的室温冲击功在10 J以下。MIG焊接采用了高速自动焊接,热输入更小,焊接HAZ晶粒未发生明显长大,其5 mm厚冲击试样的室温冲击功达到40 J以上,0℃冲击功达到10 J以上。

稀土Ce对SUS444铁素体不锈钢夹杂物及力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸和冲击试验等分析测试手段,研究了稀土Ce含量对SUS444铁素体不锈钢夹杂物及室温力学性能的影响。结果表明,添加0.008wt%~0.015wt%Ce可改变夹杂物的种类、形态和尺寸,可将大尺寸、不规则形状的SiO_(2)变质为小尺寸球形的Ce_(2)O_(3)夹杂物,添加0.008%Ce不足以使SiO_(2)完全变质,但添加0.015%Ce可实现夹杂物的完全变质。稀土Ce可细化不锈钢的显微组织,随Ce含量增加,不锈钢的抗拉强度提升,拉伸断口由韧-脆结合断裂完全转变成韧性断裂;冲击韧性显著提升,最高可提升至未添加Ce的4.9倍,冲击断口由脆性断裂向韧性断裂转变。综合考虑夹杂物和力学性能,不锈钢中Ce最优含量为0.015wt%。

21Cr超纯铁素体不锈钢TiN析出的热动力学研究

非金属夹杂的数量和尺寸控制对钢铁的加工性能与使役行为有着重要影响.基本凝固理论对21Cr超纯铁素体不锈钢中TiN的析出条件进行数值求解,从理论上研究了TiN的热力学、动力学形成条件与析出规律.结果表明:试验钢钢液中无TiN析出,凝固过程中固液界面前沿发生溶质偏析富集,促使TiN在固相率f_(s)为0.15时开始析出.析出的TiN尺寸受钢液中Ti、N元素初始含量与凝固冷却速率的影响,降低Ti、N初始含量,提升凝固冷却速率均可减小TiN半径,Ti,N元素含量对TiN尺寸影响更加敏感,可通过降低钢液中N元素初始含量延迟凝固过程中TiN夹杂物的析出.实际生产中可调控钢液中Ti的添加量,使得TiN的数量与尺寸分布更加合理.

铁素体-奥氏体2209不锈钢仿真模拟与孔型修正

为了更好地分析与解决铁素体-奥氏体双相不锈钢在轧制加工过程中产生的缺陷,通过拟合铁素体-奥氏体双相不锈钢应力-应变曲线、准确确定双相不锈钢参数、有限元仿真是研究环节中的重要部分。使用Gleeble-3800热模拟机在变形温度为950~1150℃,应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铁素体-奥氏体2209不锈钢进行热压缩实验,获得应力-应变曲线,建立Arrhenius本构方程。将建立好的本构方程和利用JMatPro得到的材料参数均导入到Deform-3D软件中进行仿真实验。对比有限元仿真结果与实际轧制实验结果,仿真的结果与实际轧制效果很切合,并发现在第3、4道次和第9道次中出现了未充满与充满状况。导致在轧制2209双相不锈钢时,出现了裂纹等缺陷。将第3、4道次和第9道次的孔型参数进行修正,再次进行仿真实验发现,轧制仿真结果明显得到了改善。