不同Al含量的310S耐热钢热轧加工后的组织和力学性能

通过压力机和热轧机对WS-4非自耗真空电弧炉熔炼制备的Al质量分数为0、2%、4%、6%的310S耐热钢进行开坯轧制,用光学金相显微镜观察金相组织,用EPMA-1600电子探针分析组织中各元素分布,结合EPMA能谱分析确定合金中的相组成,并测定室温拉伸性能.结果表明:随着Al含量的增加,钢中碳化物的数量明显减少,且形态逐渐由团聚状向颗粒状转变;部分Al元素以Al4C3相的形式出现富集,且Al元素含量越高富集现象越严重;合金的屈服强度略有降低,Al质量分数为2%的合金具有最高的抗拉强度及延伸率.各成分合金的综合力学性能明显高于国家标准对热轧310S板材的要求.

Al元素对310S耐热钢高温压缩性能的影响

通过WS-4非自耗电弧炉熔炼制备Al质量分数2%～10%的耐热不锈钢310S,用Mef3光学金相显微镜和XRD研究其显微组织,采用Thermechastor-W热/力模拟试验机对所制备合金的高温压缩性能进行研究.结果表明,随着Al含量的增加,碳化物由网状转变为细小颗粒组成的不连续网状,最终转变为颗粒状,基体在含Al质量分数大于6%时由γ相转变为α相.不同Al含量的合金流变应力范围基本一致,合金的高温屈服强度由未添加Al元素时的74 MPa先降低至61 MPa后开始升高,在Al质量分数为6%时达到最大值86 MPa,之后高温屈服强度逐渐降低,加Al后合金热加工性能并未显著改善.

Al元素对310S耐热钢组织和力学性能的影响研究

通过WS-4非自耗真空电弧炉熔炼制备了加Al 2%~10%(质量分数)的耐热钢310S(Cr25Ni20),用光学金相显微镜观察了金相组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素的分布,结合D8 ADVANCE型X射线衍射确定了合金中的相组成,并进行了室温压缩和硬度力学性能试验。结果表明,随着铝含量增加,碳化物由连续条状转变为质点状;Al元素固溶于基体中,基体相为γ相;当Al含量大于6%时,基体相为α相,合金脆性大幅提高,合金由塑性材料转变为脆性材料。

310S耐热钢的高温氧化行为

采用静态氧化不连续增重法研究晶粒尺寸和成分存在差异的两种310S耐热钢(1#和2#)在800~1100℃下的氧化动力学与膜结构,比较两者的氧化性能差异,阐明氧化膜的生长机制和差异形成原因。结果表明:800~900℃时氧化膜均由富Si氧化层和富Cr氧化层组成,1#试样的氧化速率更低;1000℃时氧化膜中增加了Cr-Mn氧化物层并在1100℃时转变为Cr-Mn-Fe氧化层,并且两者的氧化速率接近;整体上2#试样的氧化膜在所有温度下更加致密、平整,黏附性更好,保护能力更强。特别在1100℃时,两者的富Cr氧化层和Cr-Mn-Fe氧化层的形态分化较大,2#试样的氧化膜形态更有利于长期的抗氧化性能。总体上,2#试样的抗氧化性优于1#试样。2#试样所具备的更小的平均晶粒尺寸和更均匀的晶粒提高了择优氧化元素的扩散通量并降低氧化膜的非均匀生长,造成两者氧化性能的差异。

高铝310S耐热钢板材的焊接性能

对铝含量为2%、4%(质量分数,下同)的310S耐热钢板材采用手工氩弧焊(TIG)的焊接方法进行焊接,利用光学显微镜对焊缝的显微组织进行分析,利用电子探针(EMPA)分析焊接母材的元素分布,并对焊接接头进行室温和高温(800℃)力学性能测试。结果表明:不同铝含量的310S耐热钢板材焊接后的组织均良好,都没有宏观裂纹及夹杂等缺陷;铝元素的加入,抑制了焊接热影响区晶粒的异常长大,细化了晶粒;高铝310S的焊接板材与母材一样具有优良的室温力学性能和高温力学性能,加铝310S耐热钢具有良好的焊接性能。

新型310S耐热钢组织和高温力学性能

新型310S耐热钢是在传统310S耐热钢的基础上降镍提锰,并加入氮和钼,与传统310S钢在显微组织、高温力学性能方面进行了对比。研究表明,新型310S耐热钢的显微组织仍为奥氏体,且晶粒细化,新型310S钢高温强度大,塑性略有降低,断裂方式由沿晶脆性断裂转为韧窝断裂。

Al对310S耐热钢高温拉伸性能的影响

通过压力机和手动轧制机对WS-4非自耗真空电弧炉熔炼制备的Al的质量分数为0%、2%、4%的310S耐热钢在950-1 250℃进行开坯轧制,研究不同Al含量的310S耐热钢热轧板材在800℃下的高温拉伸性能,用SEM观察拉伸断口。结果表明：不含Al和Al的质量分数为2%的合金,它们的高温抗拉强度均为210 MPa左右,但当Al的质量分数增加到4%时,合金的热强性显著提高。3种合金拉伸断面均可以看到大小明显不同的显微韧窝,合金在断裂前经历了比较大的塑性变形,所以均为韧性沿晶断裂。随Al含量的增加,合金断口中的显微韧窝所占的比例随之增加。

固溶处理对高铝310S钢组织和性能的影响

对铝含量为2%和4%(质量分数)的热轧态310S耐热钢进行不同条件下的固溶处理,用光学显微镜观察了显微组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素分布,并进行了室温拉伸性能测试。结果表明,高铝310S耐热钢在1150℃固溶处理时,随着时间延长晶粒尺寸明显增大,Cr7C3颗粒和Al4C3颗粒含量均大幅度减少,残余的Cr7C3颗粒逐渐聚集长大,并和Al4C3颗粒一起沿晶界呈链条状析出;经1200℃×2 h固溶处理,Cr7C3颗粒完全消失,而Al4C3相少量残余。高铝310S耐热钢合理的固溶处理工艺为:1200℃保温2 h,然后水淬处理,经此工艺处理的试样抗拉强度和屈服强度均高于传统工艺(1150℃×30 min)。

Al含量对耐热钢热轧态组织及性能的作用机制

在310S耐热钢基础上加入不同质量分数的Al元素(2.46%、3.05.%、4.24%)并重新调整成分后得到耐热钢铸态板材,将其在1 200℃下进行变形量为60%的热轧处理,并在1 150℃固溶处理30 min得到耐热钢热轧板材。通过对不同Al含量的热轧板材的显微组织和微观结构进行分析,并测试了其室温拉伸性能和800℃拉伸性能。结果表明:随着Al含量增加,晶粒尺寸逐渐减小,更多Al元素在基体中固溶,细晶强化、固溶强化、M_(7)C_(3)碳化物以及细小弥散NiAl相的析出强化的共同作用致使耐热钢的室温硬度、强度增加,而伸长率减小;800℃时随Al含量增加,强度先增加后减小,而伸长率均在16%左右。