温度对1Cr钢CO_(2)腐蚀行为的影响

为了提高石油管材的抗腐蚀性能并兼顾一定的经济性,低铬含量的钢受到油气田越来越多的关注。利用高温高压釜模拟CO_(2)腐蚀环境,研究温度对1Cr钢失重腐蚀行为和电化学腐蚀行为的影响,并采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)分析了不同温度下1Cr钢表面腐蚀产物的形貌及组分特征。结果表明:在60~120℃范围内,随着温度的升高,1Cr钢的腐蚀速率先增加后降低,在80℃时腐蚀速率达到最大值。随着温度进一步升高,腐蚀产物膜变得更加致密均匀,提高了电荷转移电阻。同时高温下Cr元素在产物膜中的富集也提高了腐蚀产物膜电阻,最终导致100℃和120℃下1Cr钢腐蚀速率降低。

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。

1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺模拟与试验验证

通过热压缩模拟实验研究了1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢在热变形过程中的动态再结晶行为,通过Deform 3D有限元数值模拟研究了应变速率和坯料尺寸对1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺的影响。热压缩试验结果表明,1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢发生动态再结晶、混晶现象不明显的临界变形量约为20%,增大应变速率有利于在小变形量下,获得更加均匀的组织。数值模拟结果表明,随着应变速率提高,模锻件最小变形区域的等效应变与等效应力均增加,随着坯料直径增加,模锻件最小变形区的等效应变下降,等效应力先降低后提高。应变速率为0.1 s^(-1)时,坯料直径ϕ60 mm~ϕ65 mm,最小变形区域工程应变可达到20%以上,且具有较好的锻造成型性。根据数值模拟结果,设计了直径ϕ60 mm、高度74 mm的坯料,以0.1 s^(-1)的应变速率进行模锻验证试验,试制出的锻件成型好、组织与硬度均匀,验证了数值模拟结果的合理与可行性。

12Cr钢表面激光熔覆1Cr0.5Mo合金组织与性能研究

12Cr钢因其具有优异的高温蠕变强度及良好的抗蒸汽氧化能力,在超超临界机组中得到了广泛应用。为保证轴颈区域的耐磨性,需在其表面制备1层1Cr0.5Mo合金,但常规的埋弧焊等工艺易产生微裂纹等缺陷。文中采用激光熔覆工艺,在12Cr钢表面熔覆1Cr0.5Mo合金,并针对熔覆层的组织及性能进行研究,通过对激光熔覆试样进行成分分析、PT试验、微观金相观察、硬度测试和拉伸试验,初步验证了激光熔覆技术在保证12Cr钢表面耐磨性能方面的可行性。

1Cr13锻件低温冲击韧性不合格原因及热处理工艺优化研究

针对1Cr13不锈钢锻件锻后坑冷、调质热处理后低温冲击韧性不达标的问题,通过金相组织观察与断口扫描分析,对比合格与不合格试样,明确导致低温冲击韧性不达标的关键影响因素。在此基础上通过试验摸索,分别研究淬火温度、回火温度对1Cr13抗拉强度以及低温冲击韧性的影响,改进热处理工艺,显著提高了不锈钢锻件的抗拉强度与低温冲击韧性。

1Cr13不锈钢连铸保护渣成分设计

在生产1Cr13不锈钢的过程中,铸坯出现了严重的纵裂漏钢及横向凹陷。利用FactSage8.2热力学软件计算三元以及四元相图对保护渣成分进行设计,同时,计算1Cr13不锈钢的凝固特性,由于该钢属于包晶钢,在凝固过程中会产生急剧的体积收缩,从而在坯壳薄弱处产生纵裂。为了避免初生坯壳不均匀引起的凹陷和纵裂,应适当提高保护渣碱度、改善保护渣结晶性能,并提升保护渣控制传热能力。新型保护渣碱度为1.5,渣成分为w[MgO]6%,w[Li_(2)O]2%,w[Al_(2)O_(3)]16%,w[Na_(2)O]8%,w[B_(2)O_(3)]3%,w[CaF_(2)]10%。1Cr13不锈钢原渣熔点为1155℃,定温黏度为0.442 Pa·s、转折温度1140℃,新型保护渣熔点为1120℃,黏度为0.304 Pa·s,转折温度为1171℃,结晶温度为1270℃。实际生产后,铸坯表面质量明显改善。

1Cr18Ni9Ti与1Cr13不锈钢焊接接头组织及电化学性能

用金相法观察和分析了用1Cr18Ni9Ti焊丝进行焊接的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢板和1Cr13马氏体不锈钢板焊接接头的组织;通过海水模拟溶液浸泡试验,测量焊接接头极化曲线和交流阻抗曲线,对比分析了焊缝与母材的耐腐蚀性能。结果表明,焊接接头组织为典型的柱状晶凝固组织;焊接接头中,马氏体母材和焊缝区容易受到腐蚀,而奥氏体母材不易受到腐蚀。

1Cr11Ni2W2MoV不锈钢气体渗氮工艺研究

研究了1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢气体渗氮工艺参数对试样尺寸变化的影响,讨论了固溶冷却介质对其钝化膜形成与气体渗氮的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和X-ray衍射仪分析了渗氮层组织和物相,利用显微硬度计检测了其硬度,采用中性盐雾试验评价了钝化膜形成能力。结果表明:1Cr11Ni2W2MoV不锈钢固溶油淬时,其中性盐雾试验24h时发生表面锈蚀现象。在600℃×12h气体渗氮时,渗氮层由Fe_(2-3)N与Fe_(4)N相为主和少量CrN相组成,渗层硬度950HV0.1以上,渗层厚度≥260μm。采用固溶水淬时,中性盐雾试验72h未发现表面锈蚀现象,其渗层深≤10µm,表明固溶快速冷却有利于提升马氏体不锈钢表面钝化膜形成能力。

酸性环境下1Cr11Ni2W2MoV钢腐蚀防护研究

海洋环境中的高温、高湿、高盐雾等为舰载航空发动机带来了严重的腐蚀风险。1Cr11Ni2W2MoV不锈钢具有良好的力学性能和抗氧化性能,是某型舰载航空发动机紧固件重要的选用材料,然而1Cr11Ni2W2MoV对Cl-非常敏感,海洋环境下极易发生腐蚀。本文对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面镀Cu-Ni-Cr、化学镀镍、镀Cd和涂覆TWL-12(底层)+TWL-20(面层)四种状态的试样进行了192h酸性盐雾、680h酸性大气试验。结果表明;镀Cu-Ni-Cr、化学镀镍在酸性盐雾试验后均出现小面积的的腐蚀现象;而镀Cd在酸性盐试验后仅出现变色,未出现明显腐蚀现象;涂覆TWL-12(底层)+TWL-20(面层)在酸性盐雾和酸性大气试验后均未出现明显变化,表现出良好的耐酸性盐雾和酸性大气性能。

1Cr11Ni2W2MoV不锈钢轴承盖表面线性缺陷分析

对多个1Cr11Ni2W2MoV不锈钢轴承盖出现的线性缺陷进行研究,从宏观和微观角度对缺陷进行检测分析,结果表明:轴承盖零件出现的线性缺陷为锻造折叠缺陷,形成原因主要与多火次成形过程中毛坯毛刺被挤入以及捶打位置偏离有关。在此基础上,对锻造折叠的形成机理、危害和预防措施进行相关阐述。

1Cr13与1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接接头组织及性能研究

通过钨极氩弧焊方法,在一定工艺条件下对1Cr18Ni9Ti与1Cr13实施焊接,并采用LOM、SEM对1Cr13马氏体型与1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢焊接接头进行金相组织、断口形貌观察及分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,通过手工钨极氩弧焊,采用直流正接法(焊接电流为80A,焊接速度为110mm/min)能够获得外观平整、组织均匀,力学性能满足要求的焊接接头。

0Cr18Ni9、1Cr13和1Cr17不锈钢在熔融LiCl-5%Li_2O中的腐蚀行为

采用浸没法分别研究了0Cr18Ni9、1Cr13和1Cr17三种不锈钢材料在700℃LiCl-5%Li2O(质量分数)熔融盐中的腐蚀行为。结果表明:0Cr18Ni9和1Cr13不锈钢的腐蚀产物主要为LiFeO2和LiCrO2,1Cr17的腐蚀产物主要由LiFeO2、LiFe5O8和LiCrO2组成;三种钢的腐蚀速率均随时间的延长而增大,并且1Cr13的腐蚀速率明显大于1Cr17和0Cr18Ni9的;在试验条件下,1Cr17铁素体钢和0Cr18Ni9奥氏体钢的耐蚀性能相当,均优于1Cr13马氏体钢。

1Cr12和1Cr17不锈钢的耐酸性能实验研究

研究了高温高压环境1Cr12和1Cr17不锈钢的耐蚀性和酸化缓蚀液的匹配性。结果表明:1Cr12和1Cr17不锈钢在酸化液中的均匀腐蚀速率分别为14.82 mm·a^(-1)和12.56 mm·a^(-1),均低于相关标准;缓蚀液与不锈钢的匹配性较好,但不能防止点蚀;1Cr17不锈钢的耐蚀性比1Cr12的优异。

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.

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。

回火温度对1Cr13不锈钢组织与力学性能的影响

采用不同温度对1050℃油冷淬火后的1Cr13不锈钢进行回火处理,然后对试样进行力学性能检测和显微组织分析。结果表明:随回火温度的升高马氏体组织不断分解,当温度高于450℃时,合金碳化物开始沿晶界析出,当温度达到600℃以上时,马氏体组织转变为索氏体组织,合金碳化物已呈现弥散分布,并开始长大、球化;显微组织的变化导致其力学性能也出现较大变化,随回火温度的升高,其硬度和抗拉强度降低,但其冲击韧度显著提高;1050℃油淬+(650～750)℃空冷回火时可以获得良好的综合力学性能。

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.

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.