固溶处理对2209双相不锈钢σ相析出的影响

为了研究2209双相不锈钢σ相的析出特性,采用JMatPro热力学软件计算了热力学平衡相图,不同温度下的σ相的元素含量以及不同冷却速率下的CCT和TTT曲线;借助金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等精密仪器分析了不同固溶温度下2209不锈钢的微观组织演变,以及σ相的析出形态及析出机理。结果表明:σ相为富Cr、Mo且贫Ni的Fe-Cr-Mo金属间化合物,相界为σ相主要析出位置,且呈辐射状向α相内生长。随着固溶温度升高(850~1050)℃,其形貌变化规律为:细条状+短棒状→片层状→块状→弥散状;在950℃区间附近,σ相析出最为敏感,此时γ相和σ相含量极剧增加,而α相的含量极剧减少,即发生共析反应α→σ+γ_(2).

2209双相不锈钢本构模型及热加工参数优化

目的优化2209双相不锈钢热加工区间,提升其高温变形稳定性。方法在Gleeble-3800热模拟机上开展压缩实验,分析不同温度(950~1150℃)和应变速率(0.01~10 s^(-1))下的应力-应变曲线特征,构建基于Arrhenius的双曲正弦本构模型,综合分析热加工图和变形微观组织演变特征。结果流变应力随变形温度的降低和应变速率的增大而增大;在失稳条件下(950℃/0.01 s^(-1)),奥氏体相所受应变能较小,只有一部分奥氏体晶粒发生了变形;温度升高(1100℃/0.01 s^(-1))后,奥氏体相仍为等轴状晶粒,铁素体相承担塑性变形,此时表现为明显的应变分布不均匀现象;随着应变速率升高到稳定条件(1100℃/1 s^(-1)),奥氏体相承受了更大的塑性变形,且在压缩方向应力的作用下呈现条带状分布,同时发生了γ→δ的转变,这有利于提高钢的热塑性。结论获得了2209双相不锈钢最佳加工区域(1070~1130℃、1~7 s^(-1)),该区域功率耗散系数较大且变化梯度较小,材料热加工性能稳定。

敏化处理对CHS2209双相不锈钢焊条熔敷金属晶间腐蚀的影响

CHS2209焊条熔敷金属经固溶处理、敏化处理后,进行了晶间腐蚀草酸电解试验。应用金相显微镜对其显微组织、晶间腐蚀形貌进行观察分析,应用EDS对CHS2209熔敷金属晶粒进行成分分析。结果表明：CHS2209熔敷金属1070℃固溶处理后,α＋γ组织分布均匀,铁素体条呈网状。固溶处理使熔敷金属晶界、晶内成分均匀分布,无偏析,降低熔敷金属晶间腐蚀倾向。625～825℃敏化处理后,熔敷金属组织中出现了碳化物析出相颗粒,675℃敏化处理后的熔敷金属组织中析出相颗粒最为粗大。675℃敏化处理熔敷金属晶界的含铬量仅为10.22%,低于不锈钢电极电位对铬含量的要求。在草酸电解条件下,经625～825℃敏化处理后的熔敷金属发生了晶间腐蚀。其中,675℃敏化处理熔敷金属晶间腐蚀最为严重,达到了四级。

电弧增材制造2209双相不锈钢热处理工艺的优化

对2209双相不锈钢进行热处理工艺试验,研究固溶温度、固溶时间、回火温度、回火时间等工艺因素对2209双相不锈钢力学性能和耐腐蚀性能的影响,优化热处理工艺;并对优化热处理工艺条件下试样的微观组织进行分析,探讨材料性能改善的机理。结果表明:各因素对2209双相不锈钢力学和耐腐蚀性能影响大小的顺序为固溶时间、固溶温度、回火温度、回火时间,随固溶温度和固溶时间的增加,双相不锈钢的自腐蚀电流密度降低,耐腐蚀性能逐渐提升;电弧增材制造2209双相不锈钢的最优热处理工艺为1 000℃×0.5 h固溶和400℃×2 h回火,优化工艺下材料的力学和耐腐蚀性能均得到提升,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为568 MPa,747 MPa,58.53%,0.21 V和6.056 4×10^(-6)A·cm^(-2),满足船用螺旋桨性能指标要求;热处理会增加2209双相不锈钢组织中合金元素在奥氏体中的固溶度,促使合金元素比较充分地融入奥氏体,固溶强化效应得到增强。

基于修正Johnson-Cook本构模型的2209双相不锈钢高温流变行为

利用Gleeble-3800热模拟实验机,对2209双相不锈钢进行了单向热压缩实验,应变速率为0.01~10 s^(-1),变形温度为950~1150℃。研究了2209双相不锈钢的高温流变行为,分析了应变速率和变形温度对双相不锈钢两相关系的影响,并对2209双相不锈钢在宽应变速率和宽变形温度下的Johnson-Cook本构模型进行了修正。结果表明:变形温度与应变速率对2209双相不锈钢的流动应力有显著影响,修正后的Johnson-Cook本构模型能较为精确地预测其高温流变行为,预测值与实验值的相关度为0.99817,平均相对误差为4.026%。

2209和2507双相不锈钢堆焊层组织结构及耐蚀性对比

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等,对2209和2507双相不锈钢FCAW堆焊层焊态、退火态的组织结构和耐蚀性进行对比研究。结果表明:两种堆焊层焊态时均主要由铁素体α和魏氏体状奥氏体γ组成,在α晶内及α/γ界面处存在少量细条状的二次奥氏体γ_2,在α/γ、α/α界面处还存在极少量的点状σ相;两种堆焊层经690℃×8 h退火后,σ相和γ_2均明显增多。两种堆焊层焊态的耐蚀性均合格,且2507型堆焊层的耐蚀性优于2209型堆焊层;而两种堆焊层退火态的耐蚀性均急剧下降、严重不合格,这主要是由于退火过程中堆焊层内析出大量σ相和γ_2所致。