超细晶层状结构304L不锈钢摩擦学行为研究

用MS-T3000型多功能摩擦磨损试验机评估了超细晶层状结构304L不锈钢在空气和PAO4润滑条件下的摩擦学性能,以传统粗晶态304L不锈钢为对比材料,分析磨损前后的材料结构、成分及磨痕表面形貌,揭示磨损机制。结果表明:在空气湿度为75%时,粗晶态304L不锈钢与超细晶层状结构304L不锈钢的平均摩擦因数分别约为0.44和0.33,粗晶态304L不锈钢表面发生严重的黏着磨损和氧化磨损,超细晶层状结构304L不锈钢表面发生较缓和的黏着磨损和微氧化磨损。在PAO4润滑条件下,粗晶态和超细晶层状结构304L不锈钢的摩擦因数和磨损率都显著降低,粗晶态样品为典型的微切削磨损机制,超细晶层状结构样品为更微弱的微切削磨损机制。

选区激光熔化成形304L不锈钢氦泡长大与辐照硬化行为

采用350 keV He+离子束在300℃下对沉积态和固溶态选区激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)304L不锈钢进行辐照,辐照剂量为5×10^(16)ions/cm^(2),随后进行600℃保温1 h退火处理。利用透射电子显微镜(TEM)、正电子湮灭和纳米压痕仪研究氦泡的长大与材料硬化行为。系统对比了沉积态和固溶态两种状态的SLM 304L样品,结果表明:600℃退火处理时,沉积态SLM 304L不锈钢表现出优异的抗氦泡粗化能力,主要是由于沉积态样品中高密度位错和纳米析出物-基体界面等作为缺陷阱,有效抑制氦泡生长。此外,沉积态样品比固溶态样品具有更高的抗辐照硬化性能,退火处理后两者的硬化率分别为19%和51%。Orowan模型的计算表明,氦泡粗化程度的差异是造成两种状态下SLM 304L不锈钢硬化率不同的主要原因。

打印方向对增材制造304L不锈钢微观结构及力学性能的影响

增材制造技术已被广泛应用于航空工业、汽车工业等各个领域。本文利用选择性激光熔融(Selective Laser Melting;SLM)技术加工得到304L不锈钢材料,并对其微观结构和力学性能进行研究。试验中,利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对材料的不同截面进行微观观察;同时对水平打印试样和竖直打印试样进行单轴拉伸试验。试验结果表明,SLM技术加工得到的304L不锈钢的微观结构具有各向异性,垂直于打印方向和平行于打印方向的微观形貌具有显著的差异,同时材料内部存在较大的残余变形。

晶粒尺寸对304L不锈钢不同温度拉伸性能的影响

通过冷轧+900,700℃退火制备2种不同晶粒尺寸的304L不锈钢,研究了晶粒尺寸对其室温及高温拉伸性能的影响。结果表明:退火处理使冷轧后的拉长晶粒发生再结晶,形成等轴晶,退火温度为900,700℃时,平均晶粒尺寸分别为63,3μm;在25,200℃下拉伸时,晶粒较细小试验钢的屈服强度高于晶粒较粗大试验钢,但断后伸长率低于晶粒较粗大试验钢;当拉伸试验温度升高至800℃时,2种晶粒尺寸试验钢的拉伸断口呈穿晶与沿晶的混合断裂模式,表明晶界未起到明显的强化作用,所以2种晶粒尺寸试验钢在800℃拉伸时的强度和断后伸长率基本相同。

添加活性剂的T2纯铜MIG堆焊304L不锈钢工艺

为实现T2纯铜基体堆焊304L不锈钢,采用MIG焊的方法进行试验,在分析焊接电流、预热温度对堆焊层成形影响的基础上进一步添加活性剂过渡层,通过分析活性剂对堆焊层及铜-不锈钢结合界面的作用发现:活性剂可以有效增加熔深,改善铜-不锈钢界面的结合情况,其中Cr_(2)O_(3)既可产生电弧收缩,又可改变熔池流动形态,效果优于NaF的作用。添加Cr_(2)O_(3)活性剂后铜-不锈钢结合界面Cu-Fe相互过渡形成混溶区,在铜侧形成球状富Fe相,在不锈钢侧形成颗粒状富Cu相。Cu-Fe的充分扩散可改善结合界面,避免产生渗铜裂纹,优化后的工艺为:添加Cr_(2)O_(3)活性剂,预热温度400℃,焊接电流320 A。

锌铝离子对304L不锈钢在高温水环境中形成的氧化膜性质的影响

为明确304L不锈钢在核电站一回路中的腐蚀机理,将304L不锈钢浸泡在290℃的含不同浓度锌铝离子的模拟核电站第一回路水环境溶液中168 h使其表面形成氧化膜,并对形成氧化膜的试样进行动电位扫描、交流阻抗谱测试、Mott-Schottky曲线测试和光电化学测试,得到氧化膜的极化曲线、电化学参数、半导体类型、平带电位、载流子浓度、禁带电位及物相组成。结果表明:锌铝离子的同时添加可明显降低304L不锈钢的腐蚀速率,模拟溶液中的锌离子浓度为40μg/L,铝离子浓度为90μg/L时,304L不锈钢表面形成的氧化膜的腐蚀电流密度最小,此时304L不锈钢表面氧化膜的耐蚀性最佳;相比于核电站一回路单独注入锌离子金属的氧化膜,该条件下304L不锈钢的氧化膜均呈现双层结构,其半导体类型为n型,平带电位负移,载流子浓度降低。与未加入锌铝离子的条件下形成的氧化膜相比,304L不锈钢在同时加入锌铝离子的条件下形成的氧化膜的物相组成中多了ZnAl2O4和α-FeOOH两相,因此向高温高压状态下的模拟溶液中添加锌铝离子能够有效增加304L不锈钢的耐腐蚀性。

等温时效参数对Q235/304L接触热膨胀曲线和组织的影响

研究了不同等温时效参数对Q235/304L接触的热膨胀曲线和组织结构的影响,分析了近零压力时不同温度控制条件下的Q235/304L接触状态。采用淬火膨胀仪结合金相显微镜研究了等温时效对Q235/304L接触的热膨胀影响。结果表明,保温温度为1000℃以上时,热膨胀曲线可以体现钢种接触状态的特征。保温温度为1100℃以上,保温时间为5 h的等温时效处理有利于Q235/304L紧密接触。

核电用304L不锈钢包壳的慢应变速率拉伸试验

对核电用304L不锈钢包壳进行慢应变速率拉伸试验,用扫描电子显微镜对试样的断口进行观察。结果表明:核电用304L不锈钢包壳的应力腐蚀开裂敏感性系数接近1,在高温氮气和高温、高压水中测试后,试样断口的宏观形貌基本一致,呈韧性断裂特征;核电用304L不锈钢包壳在高温、高压水中的应力腐蚀敏感性较低。

固溶热处理对304L不锈钢焊接接头力学性能及微观组织的影响

304L不锈钢采用埋弧焊焊接方法焊接,焊后分别进行焊态和1060℃固溶热处理态的性能试验,通过对比试验研究固溶热处理对304L不锈钢焊接接头性能的影响。对两种状态下的焊接接头进行常温拉伸、弯曲、冲击、硬度、铁素体、微观组织等对比试验。试验结果表明,经过固溶热处理后的焊接接头常温抗拉强度及焊缝硬度、焊缝铁素体均有一定程度的下降,焊缝及热影响区的冲击韧性上升,焊缝中的柱状晶组织消失,形成新的奥氏体晶粒。

核级304L不锈钢钎缝显微组织结构及抗剪强度

采用国内外厂家生产的BNi-7膏状镍基钎料真空钎焊核级304L不锈钢,通过扫描电镜、能谱分析仪、维氏显微硬度仪等设备研究钎缝显微组织、元素分布及显微硬度,并采用万能试验机检测钎焊接头抗剪强度。结果表明:不同厂家生产的钎料钎缝显微组织结构基本一致,主要由Ni(Cr,Fe)-P金属间化合物强化相、(Ni)_(SS)相及富镍的(Ni,Fe,Cr)_(SS)相组成,钎缝在富磷区域存在微小裂纹,其中P是导致裂纹产生的主要原因;不同厂家生产的钎料钎缝抗剪强度均满足使用要求且相差不大,国产钎料抗剪强度略高于国外钎料的。BNi-7钎焊接头拉伸时,裂纹平行于焊缝方向在富磷区域生长,富镍的(Ni,Fe,Cr)_(SS)相可有效阻止裂纹的生长。

超低温冷冻对304L奥氏体不锈钢的影响分析

为了验证核电厂广泛使用的304L奥氏体不锈钢管道材料在低温作用下力学性能是否有明显下降的现象,本文采用理化试验的方法,通过多次超低温冷冻后对304L奥氏体不锈钢管道材料管道进行夏比低温冲击试验、拉伸试验、金相分析、硬度测试、重复冷冻试验,得到对母材、焊缝、熔合线、热影响区的分析,进一步论证了超低温冷冻后金属材料拉伸强度和屈服强度满足材料性能要求,断后伸长率有所降低,说明焊缝的存在对材料的塑性变形能力产生一定影响。在304L奥氏体不锈钢材料遇到低温的场合(如液氮冰塞),本文的结论对相关工作的决策具有借鉴价值。

304L不锈钢在高温水中的应力腐蚀裂纹扩展

敏化的304L不锈钢紧凑拉伸试样在288℃的含氧循环水中发生应力腐蚀(SCC)后,沿试样横截面将裂纹尖端区制成透射电镜(TEM)试样,用高分辨分析型TEM观察裂尖,测量微区成分.结果表明,在不连续的SCC裂纹周围及裂尖前方存在几百纳米宽的氧化物区,成分为Cr2O3,Fe3O4或其混合物.在氧化物中存在大量的纳米级浅裂纹,在裂尖应力集中作用下,氧化物中首先形成不连续的微裂纹,它们长大并和主裂纹连接就导致SCC裂纹的不连续形核及扩展.

Q235-304L电偶对在Na_2S溶液中的电偶腐蚀行为研究

用电化学法和浸泡法研究了Q235-304L电偶对在3种不同浓度的Na2S溶液中的电偶腐蚀行为,用SEM观察试样的表面形貌.结果表明:在3种溶液中Q235钢的阳极过程均为混合控制,而304L的阴阳极过程均为电化学控制;偶接后Q235钢表面阳极金属的溶解过程与阴极过程同时进行,其阳极溶解电流大于电偶电流值;电偶腐蚀效应随阴阳极面积比的增大而增大;随着S2-浓度的升高,电偶对中Q235钢的腐蚀速率减小,电偶腐蚀效应也随之降低.

Nb/304L爆炸复合板界面组织分析

采用爆炸复合的方法制备出Nb/304L爆炸复合板,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱、显微硬度等实验手段,分析了爆炸复合界面的组织形貌及成分。结果表明:控制适当的爆炸复合参数可获得Nb/304L爆炸复合界面的波状结合。在界面两侧,材料产生强烈的塑性变形并引起硬度的升高。在爆炸波两侧分布有射流形成的旋涡,爆炸界面易产生熔化层。熔化区及熔化层主要由铌及不锈钢熔化、冷凝下来的Fe-Nb-Cr-Ni合金组成,在熔化区内还夹有铌、不锈钢颗粒物。在爆炸复合界面上,元素间的扩散程度很小。

Cl^-对304L不锈钢从点蚀到应力腐蚀转变行为的影响

普查了国内某海滨核电站核燃料厂房(K厂房)不锈钢管道的腐蚀情况和Cl-浓度,发现K厂房不锈钢管道存在普遍的腐蚀问题,腐蚀主要发生在弯管和焊缝部位,以点蚀为主,K厂房大气中Cl-含量是现场大气环境中的18倍左右。采用自行设计的装置预制点蚀坑,用恒载荷法研究了溶液中304L不锈钢由点蚀扩展为应力腐蚀的行为过程;结果表明,304L不锈钢发生应力腐蚀门槛应力在80%Rp0.2左右,1级椭圆形点蚀坑扩展为SCC的Cl-临界浓度在5～10mg/L之间。根据现场调查和试验结果推断,K厂房奥氏体不锈钢管道在含有氯离子的大气中应力腐蚀开裂(SCC)过程可分为两个阶段,先是金属表面钝化膜被破坏而发生点蚀,以后以蚀坑底部的敏感点为裂纹源,扩展为SCC。

电化学充氢前后304L奥氏体不锈钢的塑性对比

对304L奥氏体不锈钢板进行电化学充氢,研究了其充氢前后拉伸性能与氢含量的关系以及充氢再放氢后的拉伸性能,并分析了拉伸断口的断裂性质。结果表明:充氢后不锈钢的塑性明显降低,且塑性降低程度随着氢含量的增加而增大,当可扩散氢的质量分数大于12×10-6时,伸长率的损减率达到10%以上;试样断口的表层由充氢前的韧性断裂变为充氢后的脆性断裂,放氢后塑性得到一定程度的恢复。

pH值对Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中电偶腐蚀行为的影响

采用电化学法和浸泡法研究了Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中的电偶腐蚀行为。采用SEM观察试样表面形貌。结果表明：在实验体系中304L的阴阳极过程均为电化学活化步骤控制；在pH为4和7的实验溶液中,Q235钢的阴阳极过程均受电化学活化控制；而在pH=13.3的实验溶液中,Q235阴极过程受电化学过程控制,阳极过程受离子扩散控制。在三种实验溶液中的电偶腐蚀效应随阴阳极面积比的增大而增大,但电偶电流随阴阳极面积比的变化并不呈现出对数正比规律。随着溶液pH值的升高,Q235钢的电偶腐蚀速率明显减小,但电偶腐蚀效应变化不明显。

Ti-6Al-4V钛合金板与304L不锈钢网的扩散焊

分别在800℃、825℃、850℃焊接温度、30 m in保温时间,3 MPa焊接压力下,进行Ti-6A l-4V钛合金板与304L不锈钢网的真空扩散焊接。对接头组织结构与化学元素扩散进行了扫描电镜与能谱分析,并测试了接头的剪切强度。结果表明:不添加中间过渡层金属,可以成功地实现钛合金板与不锈钢网的扩散焊接,并使接头的剪切强度达到90 MPa以上。不锈钢网中的Fe、N、iCr扩散并固溶到钛合金中,稳定了β相,使钛合金在一定深度上,其组织由原来的α+β双相结构转变为单相的β相。不锈钢中的Cr,由于钛合金中Ti的扩散进入,而在界面发生了上坡扩散现象。这种Cr在不锈钢一定深度内的富集,形成窄长的富Cr区域,冷却后转变为硬脆的σ相。但在焊接接头中没有发现明显其它的金属间化合物或氧化物相的生成,使得接头的机械性能得到了很好的保证。

304L不锈钢结构焊接变形分析

针对304L不锈钢材料进行了平板表面堆焊的试验研究和热弹塑性有限元分析.结果表明,试验和数值模拟结果的一致性验证了计算中所假定的材料高温性能参数的合理性.在此基础上,应用热弹塑性有限元法对304L不锈钢液化天然气独立液舱气室与筒体装焊的实例进行研究,成功地预测了结构的焊接变形,为304L不锈钢大型复杂结构焊接变形的模拟和控制提供了理论依据.

304L不锈钢中厚板表面裂纹缺陷分析

利用扫描电镜和金相显微镜对304L不锈钢中厚板表面裂纹缺陷进行了分析。结果表明,裂纹缺陷主要是钢板内部奥氏体和铁素体两相比例差异较大及不均匀分布引起的。适当地降低板坯在高温加热段和均热炉高温段的保温温度,对改善热加工性能和降低裂纹发生能起到很好的作用。