22MnCrNiMo钢表面等离子喷涂CoCrW涂层组织性能的研究

针对海洋工程用22MnCrNiMo系泊链钢特殊的服役环境,通过等离子喷涂技术在其表面制备了CoCrW保护性涂层。喷涂后的试样分别在850和950℃进行扩散化退火处理,保温时间分别选定为30和120 min。最后利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及ZEISS金相显微镜对试样涂层表面进行形貌观察和成分分析。结果表明:等离子喷涂后的试样经扩散退火处理之后,在电镜下观察发现,850℃退火后,涂层与基体之间能形成一层致密的氧化物薄膜;950℃时基体与涂层之间的互扩散明显,在界面附近形成了一层明显的白色析出相Cr_(2)O_(3)。

稀土Ce对22MnCrNiMo钢组织和力学性能的影响

实验用22MnCrNiMo稀土钢由10 kg真空感应炉冶炼,热轧成17 mm板坯,经930℃2次淬火加620℃回火处理.利用蔡司显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机等研究了Ce对22MnCrNiMo钢组织和力学性能的影响.结果表明,Ce的质量分数最佳含量为0.143%,此时,基体组织晶粒细化明显,碳化物颗粒减小明显,分布均匀,钢中夹杂物由条带状的Mn S,Si O2夹杂转变为尺寸较小的球状稀土类复合夹杂物等,钢的抗拉强度由不含稀土的1 040 MPa升高到1 160 MPa.高于或低于此含量的钢,组织细化不均匀,稀土夹杂物增多并聚集或夹杂物变性不明显,钢的抗拉强度增幅较小.

调质处理22MnCrNiMo钢的显微组织及力学性能

对22MnCrNiMo钢进行调质热处理,采用扫描电镜和透射电镜观察了不同淬火温度下原奥氏体晶粒和板条马氏体组织形貌.研究了不同回火温度下基体组织特征和碳化物析出行为.对比分析了实验钢经不同调质热处理后的室温拉伸性能和低温冲击韧性.研究结果表明:当淬火温度超过920℃时,实验钢基体组织发生明显的粗化;淬火后的回火过程中,随着回火温度的升高,α-Fe板条变宽,位错密度下降,析出的碳化物发生粗化,使得亚晶界强化、位错强化和析出强化作用逐渐减弱.同时,实验钢的韧性增加趋势也随着碳化物的粗化而减缓.实验钢在920℃×1h+600℃×1.5h热处理工艺下可获得最佳综合力学性能,抗拉强度和低温冲击功分别达到1162MPa和138J.

调质处理对22MnCrNiMo钢闪光焊焊缝组织与力学性能的影响

为研究调质处理对R4s(22MnCrNiMo)级系泊链钢闪光焊焊缝区力学性能的影响,通过改变循环淬火温度(880~960℃),确定最优淬火温度;然后通过改变回火温度(560~640℃)和回火后保温时间(20~40 min),研究回火温度和回火后保温时间对钢力学性能的影响。结果表明,经调质处理后,焊缝区断口虽仍呈现韧性断裂,但拥有较高的强度和较好的塑性,特别是在920℃30 min+920℃30 min淬火+600℃30 min处理后,焊缝区拥有较高的强度和最佳的塑性,强度达到1071 MPa,延伸率高达17%,综合性能最优。

热处理工艺对22MnCrNiMo钢闪光焊缝耐蚀性能的影响

研究了880~960℃二次循环淬火,560~640℃20-40 min回火对R4s (22MnCrNiMo)级系泊链钢闪光焊缝区人工海水耐蚀性能的影响。结果表明,920℃2次淬火+600℃回火时,钢的焊缝腐蚀速率和腐蚀深度达到最低。确定出最佳淬火温度、回火温度和回火保温时间为920℃,600℃和30 min,腐蚀速度在30天时为0.030 g/(m2·h),60天时为0.032 g/(m2·h),90天时为0.43 g/(m2·h)。

超高温下22Cr钢在HCl/HAc溶液中的腐蚀行为研究

酸化是油气开采有效且常规的措施,但酸液会对油气管柱产生严重腐蚀,尤其是在高温储层。为了降低酸液对油气管柱的腐蚀,高温井通常选择有机酸与盐酸复配进行酸化。为了更有效地降低酸化对油气管柱的腐蚀,通过电化学试验和失重试验研究了22Cr钢在多种酸性溶液中的高温(200℃)腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)观察不同体系中钢试样的表面腐蚀形貌,采用X射线能谱仪(EDS)分析腐蚀前后试样表面元素组分及元素分布,采用X射线衍射仪(XRD)分析试样表面的腐蚀产物成分。结果表明,22Cr钢在不同浓度的乙酸溶液中都有良好的耐腐蚀性,但乙酸溶液中增加Cl-的浓度会加速22Cr钢腐蚀;22Cr钢在低浓度HCl溶液中会产生严重腐蚀;低浓度HCl和低浓度乙酸组成的复合酸液体系会对22Cr钢腐蚀产生协同作用,加速22Cr钢腐蚀;在200℃下,缓蚀剂QASE和缓蚀增效剂Sb2O3组成的复合缓蚀剂能够有效抑制22Cr钢在盐酸和乙酸复合酸液中的腐蚀。

22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用

通过成分设计、轧制、退火及热冲压成形过程关键工艺参数的调控,研究分析了冷轧压下率、退火温度及热冲压成形冷却速度对22MnB5超高强度热冲压成形钢(22MnB5钢)微观组织及力学性能的影响。结果表明,22MnB5钢的冷轧压下率控制在50%~60%范围时可实现酸连轧的稳定轧制,退火温度控制在780~820℃范围时退火态22MnB5钢的金相组织为均匀细小的铁素体和珠光体,且性能均匀稳定。热冲压成形淬火在冷却速度不低于30℃·s^(-1)时可获得板条尺寸均匀的全马氏体组织。本产品通过了热冲压成形生产线的工业试用,结果表明:热冲压成形后22MnB5钢的屈服强度为1030~1113 MPa、抗拉强度为1480~1520 MPa、伸长率在8.0%以上、硬度HV10不低于500、表面总脱碳层深度均在35μm以下,热冲压成形后零件的尺寸精度、外观均满足客户需求。

稀土铈对22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能的影响

为了研究稀土对系泊链钢耐蚀性能的影响,冶炼铈含量不同的稀土系泊链钢,利用稀土在钢中的有利作用,力求进一步提高系泊链钢的耐蚀性能。试验用22MnCrNiMo稀土钢由10kg真空感应炉冶炼,热轧成17mm板坯,经930°C二次淬火加620°C回火处理,通过质量法、极化曲线法和交流阻抗法研究铈对22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加稀土铈后,不同铈含量试验钢的抗腐蚀性能均有所提高,钢中铈的最佳质量分数为0.143%。此含量下,试验钢组织的均一性最佳,钢中夹杂转变为稳定性高的稀土类球状夹杂,使得试验钢在任一浸泡周期内的腐蚀速率均为最小,除锈后的腐蚀痕迹最轻;容抗弧半径达到最大,即反应电阻到达最大;阳极极化曲线位于其他试验钢阳极极化曲线的左边,即阳极电流密度变小,反应阻力增大。所以铈可以提高22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能,当钢中铈的质量分数为0.143%时,试验钢的抗腐蚀性能表现最佳。

22MnCrNiMo系泊链钢的盐雾加速腐蚀实验研究

以纯度99.5%的NaCl配制的5%中性溶液为腐蚀加速溶液,对经热处理工艺和3种不同防护涂料保护的22MnCrNiMo系泊链钢进行连续盐雾加速实验,研究了热处理工艺对腐蚀试样表面腐蚀产物、表面形貌及腐蚀率等的影响.结果表明:盐雾加速腐蚀实验结果与电化学测试结果一致,该实验具有较好的加速性和模拟性.系泊链钢经930℃二次高温快速淬火30 m in、630℃回火45 m in时的耐蚀性较好;3种防护涂料中煤焦沥青清漆的防腐蚀性能较好.

基于TMCP对套管钢30MnCr22的静态再结晶研究

基于热机械控制工艺(TMCP),以经济型P110石油套管钢30MnCr22为研究对象,在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了双道次热压缩实验,测得其在不同变形条件下的真应力-真应变曲线,研究了其高温静态再结晶规律。结果表明,30MnCr22钢在热变形过程中随着变形温度的升高、道次间隙时间的延长、变形程度的加大和应变速率的加快,静态再结晶体积分数增加,更容易发生静态再结晶。采用Origin软件对各种变形条件下的真应力-真应变曲线进行了分析,采用线性回归方法建立了30MnCr22钢的静态再结晶动力学模型。结合30MnCr22钢静态再结晶规律,分析了TMCP条件下无缝钢管的再结晶控制策略。

22MnCrNiMo钢疲劳腐蚀性能研究

采用海水挂片试验和腐蚀疲劳试验对R4s(22MnCrNiMo)级钢的耐腐蚀机理和腐蚀疲劳性能进行了研究,腐蚀时间选择为30、60、90 d。结果表明:腐蚀初期,22MnCrNiMo钢的腐蚀机理为点蚀的局部腐蚀,随着时间的增加转变为点蚀的均匀腐蚀。当腐蚀时间到90 d时,试样表面已完全被花状腐蚀产物覆盖,整个腐蚀过程中,22MnCrNiMo钢的腐蚀速率在0.035~0.045 g/(m^(2)·h)。22MnCrNiMo钢腐蚀疲劳的幂函数表达式为:S=14000.12×N^(-0.2664),其疲劳极限约为190 MPa。在电化学效应和交变应力以及侵蚀性离子的作用下,试样的裂纹扩展速度增加,断裂时间提前。

冷轧变形量对00Cr22Ni24Cu1Co1耐热钢组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度测试、冲击试验等研究了不同冷轧变形量对00Cr22Ni24Cu1Co1耐热钢组织和力学性能的影响。结果表明:经过不同变形量冷轧+1200℃×30 min固溶+720℃×96 h时效处理后,随着轧制变形量的增加,钢的晶粒尺寸逐渐减小,组织均匀性逐渐提高,晶界处析出相尺寸逐渐减小。与时效前相比,未冷轧和变形量20%冷轧的钢时效后的冲击韧性分别下降75.2%和48.1%,冷轧变形的钢冲击韧性降幅明显更小,冷轧变形有助于改善钢的高温时效态下的韧性。

回火温度对22MnCrNiMo系泊链钢焊缝组织与性能的影响

研究了不同回火温度对22MnCrNiMo系泊链钢(R4s)闪光焊缝区组织与性能变化的影响。淬火工艺优先采用循环淬火(水冷),结合工厂实际生产温度及理论相变点,淬火温度为920℃。回火温度300、400、500、600℃,时间为30 min。结果表明,随着回火温度升高,内应力逐渐降低,高温600℃回火时,焊缝区得到回火索氏体组织,焊缝区抗拉强度为1071 MPa,屈服强度为1021 MPa,延伸率达17%,断面收缩率为66.60%,此时焊缝区强度和韧性都得到最好配合。

Al-Si镀层22MnB5激光焊的熔池流动特性及元素分布

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证数值模型的可靠性.结合模拟结果与试验结果对激光焊熔池流动行为及焊缝Al元素分布规律进行研究.结果表明,根据激光焊热输入与功率密度阈值的不同,熔池形貌呈现无匙孔、未完全贯穿匙孔和完全贯穿匙孔3种特征,并存有不同的温度场、流场、流速和稳定性.无匙孔熔池由于流速分布均匀,涡流产生较少,稳定性最好.镀层Al元素在焊接接头上下焊趾区域易产生偏聚,较之上表面镀层,下表面镀层进入熔池后Al元素偏聚现象更明显.因此,上部Al元素均质化分布显著优于下部.

22MnB5钢激光焊接接头冷变形行为研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对22MnB5钢激光焊接接头不同压下率下冷变形后接头进行检测。结果表明,随着冷轧压下率增加,塑性变形程度增加,焊缝宽度和硬度增加,激光焊缝显微组织为板条马氏体,焊接接头抗拉强度基本不变,22MnB5钢激光焊接接头具有良好的冷变形性,在冷轧压下率小于80%时,不会由于焊接接头和母材组织不匹配而出现断带等安全问题。

Al-Si涂层22MnB5钢激光拼焊焊缝性能研究

利用激光填丝焊技术对Al-Si涂层22MnB5热成型钢进行拼焊,并对焊缝性能进行研究。采用金相显微镜观察焊缝微观形貌,结果表明,焊缝未出现裂纹、气孔等焊接缺陷,组织为马氏体;通过杯突试验对焊缝进行检测,发现开裂方向均与焊缝方向垂直;通过拉伸试验发现断裂位置均在母材区域;通过维氏硬度计检测发现母材及焊缝硬度差异在±50 HV以内。上述试验结果表明,该焊接工艺获得的焊缝性能满足汽车行业的要求。

22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验

考虑材料的热物理性能参数、力学性能与温度的关系,利用ABAQUS软件建立了22MnB5超高强钢热冲压过程的热力耦合有限元模型,选用合适的热冲压工艺参数进行数值分析,得到了坯料热冲压成形的应力应变分布,并以板料初始温度为变量,研究不同初始温度对零件厚度分布、回弹及冷却速率的影响。进行了板料初始温度为900℃的22MnB5超高强钢热冲压试验,零件厚度分布及回弹量与模拟结果基本吻合,各区域淬火组织均为板条状马氏体,由于零件底部的淬火冷却速率较大,马氏体组织更加均匀细小。

连退工艺对22MnB_5钢性能的影响规律及显微组织分析

为了防止热冲压钢在奥氏体化过程中发生脱碳、氧化起皮的现象,并同时提高冲压件的耐蚀性能,锌基镀层热冲压钢逐渐发展起来。以22Mn B_5热冲压钢为研究对象,通过模拟热镀锌连退工艺,研究镀锌退火工艺参数对22Mn B_5钢力学性能和组织结构的影响规律。为镀锌热冲压钢的工业生产提供工艺路线支撑的同时,也可为后续深入科学研究提供理论参考。

22MnB5高强度钢板材的断裂失效准则研究

对22MnB5高强度钢板材进行动态拉伸试验,获得材料的弹塑性力学性能数据,使用Swift-Hockett-Sherby本构模型描述其应变硬化特性。完成22MnB5高强钢板材的剪切、准静态单向拉伸、动态拉伸、缺口拉伸和穿孔试验,获得板材在不同应力状态下的力学试验数据,基于有限元软件LS-DYNA中的Modified Mohr-Coulomb(MMC)断裂准则,完成22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则模型参数标定,建立22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则失效曲面。采用MMC断裂准则模型,进行前防撞梁的三点弯曲压溃试验,仿真和试验结果吻合较好,说明MMC断裂准则模型能够有效的预测22MnB5高强度钢在碰撞载荷作用下的断裂失效过程。

热处理工艺对22Cr双相不锈钢组织的影响

研究了热处理工艺(固溶处理、固溶处理+时效处理)对22Cr双相不锈钢板材显微组织、脆性析出相形态的影响。结果表明:22Cr轧制板材在1 150℃以下固溶处理后,组织为由典型的α、γ两相组成的条状组织;经1 150℃固溶处理后,γ相已基本变成块状分布;在950～1 150℃固溶时,α、γ两相含量随固溶温度呈良好的直线关系。经1 050℃固溶处理后,在850℃进行时效处理,从α相中析出脆性相,随着时效时间的延长,脆性相含量增加。