模拟不同浓度Cl^(-)对14Cr12Ni3WMoV不锈钢电化学腐蚀行为的影响

为了探明Cl^(-)浓度对汽轮机末级叶片常用钢腐蚀的影响,通过动电位极化法、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线、激光共聚焦显微镜、扫描电镜等方法分析了在不同Cl^(-)浓度模拟溶液中14Cr12Ni3WMoV马氏体不锈钢的电化学腐蚀行为。结果表明:随着Cl^(-)浓度的不断增大,不锈钢钝化膜点缺陷增加,稳定性下降,点蚀敏感性增强,对材料基体的保护能力下降;不锈钢表面点蚀坑的孔径随着Cl^(-)浓度的增大会明显变大,但腐蚀坑的深度无明显升高,腐蚀坑更易沿材料表面发展;不锈钢发生点蚀时,材料中Fe,Cr,Ni,W,Mo,V等发生选择性溶解,Fe和Ni会以离子形式迁移至溶液中,而Cr,W,Mo,V则会以氧化物形式沉积在腐蚀坑内。

1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢的电化学腐蚀行为

为探究氯离子环境下阳极极化对于马氏体不锈钢的腐蚀行为、再钝化行为的影响,采用循环极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线光电子能谱等手段研究阳极极化电位对1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢耐蚀性的影响,分析了材料点蚀与再钝化的行为过程,以及耐蚀性与钝化膜成分的关系。结果表明,钝化区低电位下极化时表面不发生点蚀,钝化膜中Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)含量占比增加而氢氧化物减少,增强了钝化膜的稳定性,材料耐蚀性提高;钝化区高电位下极化时电化学阻抗谱低频区出现感抗弧,材料表面形成稳态点蚀,蚀孔呈半椭球形,蚀孔内表层Cr、Mo含量升高而Fe、Ni含量降低;在混合电位下降至保护电位后发生再钝化现象,修复后的钝化膜较薄,阻抗值减小,点蚀敏感性增加。

03Cr19Mn12Ni3CuN节镍型奥氏体不锈钢热变形行为与组织演变

对03Cr19Mn12Ni3CuN不锈钢(BN3E钢)进行单道次热压缩试验,研究其在温度范围950~1200℃、应变速率为0.1~50 s^(-1)下的热变形行为。根据试验数据计算建立了BN3E钢的流变应力本构关系及热加工图,同时分析了热变形过程中的微观组织变化。结果表明:BN3E钢热变形激活能为302.92 kJ/mol;低应变速率下以动态回复软化机制为主,高应变速率下以动态再结晶软化机制为主;BN3E钢在1125~1200℃温度区间和0.1~1 s^(-1)应变速率区间热加工性能最优。

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。

硬质合金刀具车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的试验研究

使用硬质合金刀具YW2进行Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的干车削试验。分析了切削速度对车削力及表面粗糙度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:使用硬质合金刀具YW2干车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢时,在小进给量和小背吃刀量切削的条件下,车削三向力的大小顺序为:径向力>轴向力>切向力;受积屑瘤的影响,表面粗糙度呈现出随车削速度的变化先减小后增大的变化趋势;硬质合金刀具后刀面磨损较轻微,而沿刀尖周围出现了较严重的粘结现象,前刀面上出现了较严重的划痕现象,低速时,前刀面还出现了贝壳状的剥落现象。

采用BNi82CrSiB钎料钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢的接头组织及性能

采用BNi82CrSiB(BNi-2)钎料真空钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢材料,分析了接头的组织和力学性能。结果表明:BNi82CrSiB钎料可用于真空钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢,采用1070℃/15 min钎焊工艺能够形成完整接头;1070℃/15 min钎焊之后增加940℃/1 h扩散处理,钎缝宽度减少,组织更加均匀,接头的室温平均抗拉强度提高至382.0 MPa,较未经扩散处理接头强度提升约50%;拉伸试样断口呈脆性断裂特征,断裂位置为焊缝处。

超高强度23Co14Ni12Cr3MoE钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机,在1123～1423K温度范围,应变速率0.5～10s-1条件下,对二次硬化超高强度23Co14Ni12Cr3MoE钢进行了高温轴向压缩试验,测得了钢的高温流变曲线,并观察了变形后的显微组织。实验结果表明,该钢流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在真应变为0.8,应变速率为0.5～10s-1的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高。当变形速率为10s-1时,其变形温度高于1373K,才会发生完全动态再结晶。23Co14Ni12Cr3MoE钢的热变形激活能(Q)为421.6kJ/mol。本次研究还确立了钢的热变形方程。

23Co14Ni12Cr3钢热滞回线的测量及相变研究

采用高精度、高稳定性的低电阻仪对２３Ｃｏ１４Ｎｉ１２Ｃｒ３钢热滞回线及回火过程进行了实时、动态测量，分析了升温期间热滞回线出现平台现象的原因，对诸如回火温度、时间等影响马氏体转变的本质及规律作了系统研究。由电阻法及Ｘ射线衍射法所得关于碳化物及马氏体转变的结果是一致的，进一步讨论了逆转变奥氏体的稳定性问题。通过透射电镜观测了逆转变奥氏体及碳化物的形貌、分布及含量等。

孔挤压强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响

采用孔挤压强化工艺使23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢表面层产生残余压应力,用X射线应力分析仪测定了孔挤压强化残余应力场,对比了带孔试样机械加工与挤压强化状态下的疲劳S-N曲线,用SEM观察分析了疲劳断口特征。结果表明,23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢经孔挤压强化后,1×106循环周次下的条件疲劳极限提高了26%;孔挤压试样的裂纹特征为1/2椭圆状的表面裂纹,而机械加工试样的裂纹特征是1/4椭圆状的角裂纹。

喷丸强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响

采用喷丸强化工艺在23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢表面层引入了残余压应力,测定了喷丸工艺下的表面粗糙度、残余应力与疲劳寿命,对比了缺口试样(应力集中系数Kt=2)磨削加工与喷丸状态下的疲劳S-N曲线。结果表明,23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢对喷丸强度的要求不同于一般的高强度钢,喷丸强度高时将产生过喷效应,导致疲劳寿命的降低,在优化的喷丸工艺条件下,缺口试样(Kt=2)在1×107循环周次下的条件疲劳极限提高了22%。

23Co14Ni12Cr3Mo筒形件热挤压成形工艺研究

为解决23Co14Ni12Cr3Mo筒形件强度和材料利用率低的问题,在对其成形工艺进行理论分析及数值模拟的基础上,提出了热挤压成形的工艺,并用实验的方法验证了该工艺的可行性,成形出了力学性能、尺寸精度均符合要求的筒形件。相对原有的机械加工方法,达到了节材和提高强度的目的。

23Co14Ni12Cr3MoE钢锻件锻造过程数值模拟

利用刚粘塑性有限元法对某23Co14Ni12Cr3MoE钢锻件的锻造过程进行了数值模拟。分析了变形过程中锻造火次对锻件变形量的影响和变形过程中温度场和应变场的变化规律。结果表明:锻件在1050℃的变形温度和10 mm/s的变形速度条件下,一火模锻成形可得到成形良好、温度场和应变场满足要求的锻件。

Effect of anions on stress corrosion cracking behaviors of ultra-high strength steel 23Co14Ni12Cr3Mo

The effects of chloride,sulfate and carbonate anions on stress corrosion behaviors of ultra-high strength steel 23Co14Ni12Cr3Mo were studied by stress corrosion cracking(SCC)test method using double cantilever beam(DCB)specimens.The SCC morphology was observed by using scanning electron microscopy(SEM)and the composition of corrosion products was analyzed by using energy dispersive spectrometer(EDS).The results show that the crack propagates to bifurcation in NaCl and Na2SO4 solution,while the crack in Na2CO3 solution propagates along the load direction.The SCC rate in NaCl solution is the highest,while lower in Na2SO4 solution and little in Na2CO3 solution.From the SEM morphologies,quasi-cleavage fracture was observed in NaCl and Na2SO4 solutions,but intergranular features in Na2CO3 solution.The mechanism of anion effect on SCC of steel 23Co14Ni12Cr3Mo was studied by using full immersion test and electrochemical measurements.

喷丸对23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢表面性能的影响

针对23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢材料,研究喷丸强化对其表面性能的影响。采用扫描电镜、白光干涉仪等设备,分析喷丸强化对试样表面形貌、粗糙度、硬度、残余应力、元素含量等的影响。结果表明:喷丸强化后,试样表面留有大量弹坑,产生明显塑性变形;表面粗糙度增大,算术平均粗糙度为1. 33μm;硬度显著增大,最表层硬度由喷丸前的HV 476增加至HV 497,硬化层深度约150μm;试样表层的残余压应力值由375 MPa增加至475 MPa,最大残余压应力值约518 MPa,位于距表面50μm深度处,喷丸形成的残余压应力层深度约为134μm;喷丸后试样中C、Si、Cr等各元素的质量分数均略有增加。喷丸在一定程度上改善了23Co14Ni12Cr3Mo钢材料的表面性能,有利于提高其疲劳抗力和耐腐蚀性。

2Cr12Ni4Mo3VNbN新型叶片钢高频淬火后的显微组织与疲劳性能

为提高2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢叶片的疲劳性能,对调质处理后的叶片刃口区进行了高频淬火处理,研究了高频淬火前后2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的显微组织、残余应力分布和疲劳性能。结果表明:2Cr12Ni4Mo3VNbN钢高频淬火后显微组织中的原奥氏体晶粒和马氏体板条束都得到细化,没有明显的析出物,而未高频淬火的马氏体有较多窄条状M3C析出。2Cr12Ni4Mo3VNbN叶片高频淬火区表层层深0.1 mm以内主要为压应力,应力值约在-450 MPa^-20 MPa之间,且随层深增加而减小。高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的疲劳裂纹扩展门槛值为6.75 MPa·m^1/2,高于未高频淬火态下的4.73 MPa·m^1/2,并且高频淬火态2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中的疲劳裂纹扩展速率低于未高频淬火态。这表明,高频淬火处理提高了2Cr12Ni4Mo3VNbN马氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展抗力和疲劳裂纹扩展寿命。

冶炼方法对0Cr12Mn5Ni4Mo3Al高强不锈钢棒材力学性能和组织的影响

研究了使用真空感应炉+电渣重熔工艺代替原有的电炉+炉外精炼(LF)+电渣重熔工艺对0Cr12Mn5Ni4Mo3Al高强度不锈钢不同规格棒材的力学性能和组织的影响。结果表明,使用新工艺得到的钢材更为洁净,组织中保留有适量的残余奥氏体;与旧工艺小规格棒材相比,新工艺得到的大规格棒材在保持或提高抗拉强度的同时,优化了屈强比,提高了塑韧性,冲击吸收功提高了40～60J;适当调节w(Cr)eq/w(Ni)eq比以及采用合理的锻造、轧制工艺,可以消除棒材组织中δ-铁素体的不利影响,更大限度地发挥材料潜力。

冶炼方法和热处理工艺对0Cr12Mn5Ni4Mo3Al高强不锈钢带力学性能和组织的影响

研究了热处理对采用电炉＋炉外精炼（LF）＋电渣重熔冶炼的工业用和实验室50妇真空感应炉＋电渣重熔冶炼的试验用0Crl2Mn5Ni4Mo3Al高强度不锈钢带（0．8mm和0．5mm）的力学性能和组织的影响。结果表明，实验室得到的钢材更为洁净，组织中保留有合理的残余奥氏体含量；与采用同样热处理制度的工业钢带相比，在保持或提高伸长率的同时，抗拉强度提高50-85MPa，杯突值提高1～3mm；适当调节Cr、Ni的当量比以及采用合理的锻造、轧制工艺可以消除钢带组织中δ-铁素体的不利影响，更大限度发挥材料潜力。

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢DCB试样在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢具有优异的强韧性配合,逐步取代现役的超高强度钢,被广泛地应用于起落架等航空关键承力构件中。研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为,对该材料的安全可靠应用具有重要的意义。采用双悬臂(DCB)试样研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢在3.5%NaCl溶液中的SCC分叉行为,为该材料在航空航天领域安全可靠地使用提供了理论数据。采用扫描电子显微镜(SEM)对试验开裂后的断口形貌进行了表征,采用X射线电子衍射技术(XRD)结合能谱(EDS)技术对腐蚀产物进行分析。结果表明应力腐蚀裂纹扩展分叉,断口形貌在裂纹扩展前期、中期和后期分别为穿晶(TG)形貌、穿晶伴随沿晶(IG)形貌并含有二次微裂纹以及沿晶脆性断裂。该超高强度钢腐蚀产物主要包括Fe、Cr、Co的氧化物,结合Co、Cr、Ni、Mo在应力腐蚀过程中的变化,讨论了裂纹扩展分叉机理。

基于3D热加工图的节镍型高锰奥氏体不锈钢的热变形特性

为优化较大变形量节镍型奥氏体不锈钢热轧工艺,在Gleeble-3500热力模拟试验机上对1Cr14Mn10Ni1.57不锈钢进行了温度950~1250℃,应变速率0.01~5.0s^(-1),应变为0.36、0.69和0.92的等温热压缩实验。建立了基于应变影响三维热加工图,使用Arrhenius型本构方程计算出了3种应变下的热激活能,联系微观组织分析了热加工图受应变影响的演变行为。结果表明:当真应变从0.36增加到0.69和0.92时,热激活能Q从501.66kJ/mol分别下降到427.45和424.86 kJ/mol,材料的动态软化效应在0.36~0.69应变区间内显著增强;热加工图显示,峰值区域和谷值区域会随着应变的增加向低温和高速方向移动,这是由于应变输入的总能量增加导致的;实验钢在热加工图中存在3个峰值区域,0.69真应变,1175~1225℃,1.0~5.0 s的条件下能够达到最高38%的热加工功率耗散效率,这与高应变速率下的温升有关;随着应变增加到0.69和0.92,失稳区域的面积先增大后减小;应力应变曲线和微观组织证明,高功率的区域的软化机制为动态再结晶,失稳区域表现为不连续动态再结晶和动态回复。

A-100钢晶粒显示方法研究

【目的】研究建立一套快速稳定的A-100(23Co14Ni12Cr3MoE)超高强度钢晶粒清晰显示方法。【方法】采用化学浸蚀法、氧化法和电解法腐蚀A-100钢的晶粒,并利用金相显微镜观察该钢种的晶界是否显示清晰,通过改变浸蚀溶液、温度、时间、电解参数等方法调整晶粒显示效果。【结果】化学浸蚀法和电解法每次需要摸索不同的腐蚀条件,晶界显示效果不稳定,A-100钢晶粒显示最有效稳定的方式是氧化法。【结论】结合A-100钢的标准热处理制度选择885℃热氧化可获得准确清晰的晶界。