稀土La对4Cr13马氏体不锈钢力学性能的影响

稀土加入钢中能够起到净化、变质和微合金化作用,能减小低熔点杂质的有害影响;稀土在提高钢材的塑性、韧性、耐热性、抗氧化性和耐磨性方面也有重要作用。本实验以4Cr13马氏体不锈钢为研究对象,冶炼了不含稀土La与含稀土La不同量的4Cr13马氏体不锈钢,对其进行锻造、轧制和不同的热处理,通过对4Cr13马氏体不锈钢的微观组织的观察以及对力学性能的测试、分析得出:稀土元素La加入4Cr13马氏体不锈钢中能够细化晶粒,改变碳化物形态,减少碳化物偏聚,提高钢的强度和塑性。

焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆工艺参数优化和仿真模拟

为提升激光熔覆质量,建立以激光功率、扫描速度及送粉量为主要工艺参数的有限元分析过程,减少熔覆工艺参数优化的研发周期和经济成本。通过温度场和应力场模拟GX4CrNi13-4马氏体不锈钢激光熔覆数据对照实验结果的方法,验证不同参数下的成形质量,优化激光熔覆工艺参数。结果表明:为避免基体熔穿和高质量致密度,激光功率的调整范围应控制在1800~2000 W之间;增加送粉量可以有效降低温度和残余应力。3个工艺参数中激光功率是主要调控参数,对熔覆质量影响最大。综合致密度分析和显微硬度测试评估不同参数下样品的熔覆质量和残余应力分布,发现最佳工艺参数组合为激光功率1800 W、扫描速度10 mm/s以及送粉量10 g/min。实验结果与应力场模拟的趋势一致,进一步验证模拟数据的准确性。

13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程中的相变动力学

采用淬火相变膨胀仪研究了13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程的相变动力学行为。用改进的K-M方程准确描述了马氏体相变量与温度的关系。结果表明:实验钢的特征温度Ac1和Ac3分别为600和720℃;1040℃奥氏体化后以任意冷速冷却仅发生马氏体相变,冷速为100℃/s时测得的马氏体相变开始温度Ms为99℃,相变结束温度Mf为-75℃。在冷速≥1℃/s时,晶格膨胀法和杠杆法计算得到的马氏体相变量结果相近,而冷速<1℃/s时,晶格膨胀法计算得到的马氏体转变量大于杠杆法计算得到的马氏体转变量。在相变动力学参数α取值0.03258时,K-M方程可简单方便地描述实验钢的马氏体相变动力学过程,但对相变初期的转变量预测精度较低;改进的K-M方程在考虑α随温度变化时,可较准确地预测马氏体转变量。

回火温度对CMT增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响

水轮机叶片的制造工艺与质量直接关系到其服役寿命与运行安全,利用CMT电弧增材制造技术,在固定的热输入、层间温度等焊接工艺参数下,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、0℃冲击试验和硬度试验等方法,研究了回火温度对CMT电弧增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响。结果表明,CMT电弧增材制造的0Cr13Ni4Mo不锈钢材料经过不同的温度回火,其显微组织都是典型的板条马氏体。随着回火温度升高,马氏体位相减弱,大量相邻马氏体板条界融合,马氏体板条合并的趋势加剧,逆变奥氏体含量增多。冲击试样以韧性断裂为主,断口处韧性断裂特征明显,分布有大量韧窝。借助扫描电镜能够清楚地观察到韧窝底部的夹杂物,EDS分析表明该圆形粒子主要为Mn、Si氧化物。冲击韧性随回火温度升高而升高,硬度先升高后降低。综合研究表明,经610℃回火处理并保温8 h的试样综合力学性能优异,满足工程实际需求。

深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及力学性能的影响

为了研究深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及性能的影响,将试样分为6组,通过改变不同深冷时间(0、12、18、24、30、36 h)分别测试各组试样的拉伸性能及硬度的变化情况,观察各组试样的金相显微组织及拉伸断口形貌。结果表明:合适的深冷参数促使残余奥氏体向马氏体转变,并使晶粒得到细化,从而使材料强度及硬度得到了提升。当深冷时间为18 h时,试样的力学性能取得了最佳值,其抗拉强度与屈服强度分别达到了1109.0和937.7 MPa,硬度达到了36.8 HRC。

层间温度对CMT电弧增材制造2Cr13不锈钢薄壁件成形及组织和性能影响

该文利用冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)技术,使用电弧丝材增材制造系统制造2Cr13马氏体不锈钢单道多层薄壁试样,并研究了不同层间温度(100℃,150℃和200℃)对薄壁试样表面成形,微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,较高的层间温度会使得薄壁成形件整体温度升高,散热状况变差,熔池高温存在时间增长,熔融金属流动性增强,最终导致成形件表面变差甚至塌陷。成形件中部组织在经历反复加热和冷却过程后,主要由极为细长的板条马氏体组成,并伴有少量铁素体以及沿铁素体晶界析出的碳化物。靠近重熔区位置由于熔池的热作用会导致马氏体组织过热而发生相变,形成密集的铁素体。随着层间温度减小,成形件晶粒尺寸和分布更为细小均匀;另外,弥散分布在铁素体晶界上的碳化物阻碍位错运动,两者的共同作用使得显微硬度和抗拉强度随层间温度降低而升高,同时拉伸试样的断后伸长率也随之增大。拉伸断裂形式均为韧性断裂,随着层间温度的减小,同取样方向上拉伸试样断口尺寸越来越大,韧窝也越来越深。

淬火温度对12Cr13马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响

对12Cr13马氏体不锈钢分别在900、950、1000和1050℃奥氏体化75 min后水淬。随后采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计检测了钢的显微组织和硬度。结果表明:从900、950、1000和1050℃淬火的12Cr13钢的原奥氏体晶粒尺寸相应为21、21、34和55μm,在1000℃以上温度奥氏体化时,钢中碳化物几乎完全溶解于奥氏体,奥氏体晶粒明显变粗;从950℃淬火的12Cr13钢的硬度最高,为481 HV0.5。

Cr13型马氏体不锈钢方坯连铸保护渣的开发

针对特钢厂4机4流连铸机生产的2Cr13、3Cr13、4Cr13铸坯表面凹陷、纵裂缺陷进行分析和研究,通过工艺措施解决了Cr13型马氏体不锈钢铸坯的表面凹陷和纵裂问题。采用预熔型保护渣,其中SiO_(2)和CaO均为28%~31%、Al_(2)O_(3)为6%~9%、Na2O为7%~10%、F-为3%~6%,以及综合配碳,尤其是增加炭黑的加入量,总C含量为15%~18%。保护渣碱度控制在1.0左右,熔化温度为1130~1150℃,1300℃时黏度为0.40~0.55 Pa·s;保护渣转折温度为1140~1180℃,结晶率约为48.8%。控制中间包内2Cr13钢液过热度≤30℃,3Cr13和4Cr13钢液过热度≤35℃;连铸过程中采用自动加渣方式,控制适宜的渣层厚度并保持液面稳定。

1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后开裂的原因分析

针对某厂1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后产生裂纹的问题,通过宏观形貌检查、化学成分分析、金相检验、硬度测试和裂纹断口形貌分析等方法对热处理后产生开裂的原因进行分析。结果表明:碳含量略高于标准值、组织中存在较多分布不均匀并且形态控制较差的硫化物夹杂以及由孔隙气道偏析和碳化物聚集偏析形成的偏析线和与淬火后的残余应力是1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理开裂的主要原因,其中以呈细长条状分布的硫化物夹杂和偏析线危害最大。可以通过严格控制钢材的化学成分、夹杂物及偏析线的数量、大小和分布形态与热处理工艺相结合的措施,解决1Cr13半马氏体不锈钢短轴热处理后开裂的问题。

冷却速率对60Cr13马氏体不锈钢微观组织影响规律

采用激光共聚焦显微镜对60Cr13马氏体不锈钢进行冷却速率为5~60℃/min的凝固试验,并使用金相显微镜对二次枝晶间距、碳化物析出形态进行观察,采用图像处理软件对共晶莱氏体的面积比进行测量。结果表明,与Thermo-Calc计算的热力学平衡状态不同,凝固过程中并未发现液相中析出铁素体相及随后铁素体相与液相形成奥氏体相的包晶反应,而是直接从液相析出奥氏体相,在奥氏体逐渐长大的同时排出富溶质液相,在凝固未期,富溶质液相发生共晶转变,形成莱氏体;二次枝晶间距与冷却速率存在y=402x^(-0.58)关系。另外,随冷却速率的提高,共晶莱氏体的尺寸逐渐减小,数量逐渐增加,整体面积占比逐渐减小。

循环相变对00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢晶粒细化和力学性能的影响

研究了00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢(/%:0.009C、13.28Cr、7.37Ni、5.36Co、3 59Mo、0.66Ti)经4次860℃15 min水冷循环处理的细化晶粒工艺对力学性能的影响。以1 100℃1 h固溶处理的组织为原始组织,经3～4次循环相变处理后,马氏体时效不锈钢的晶粒尺寸由180μm细化至10μm的细小等轴晶粒。与传统1 100℃1 h固溶+450℃9 h时效工艺相比,经1 100℃1 h固溶+860℃15 min水冷α′(?)γ循环相变+450℃9 h时效的钢的屈服强度σ_(0.2)由1 420 MPa提高至1 560 MPa,伸长率δ由12.6%提高至14.9%。

时效处理对00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢组织及耐蚀性的影响

采用动电位极化曲线、均匀腐蚀全浸试验研究了50 kg真空感应炉冶炼的00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢（/%：0.007C,13.23Cr,7.02 Ni,5.06Co,3.72Mo,0.96W）1100℃1 h固溶,450~510℃8 h时效后的耐蚀性能,通过金相显微镜、透射电镜、XRD分析了马氏体时效不锈钢的组织。结果表明,随时效温度升高时效过程析出R相增加,导致钢的耐点腐蚀性下降,同时由马氏体逆转变的奥氏体数量增加,可改善该钢的耐腐蚀性能。00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢适宜的热处理工艺为1100℃1 h固溶＋470℃8 h时效,其年腐蚀速率为1.259 0μm/a,点蚀击穿电位为252 mV。

0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性

分析了 0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性。通过抗裂性试验、复合板补焊及复合板对接焊、焊接工艺评定 ,提出了该复合板配套的焊接材料及可行的焊接工艺 ,按此工艺焊接的 0Cr13Ni5Mo/Q345C复合钢板接头的力学性能满足技术指标的要求。

超低碳马氏体时效不锈钢00Cr13Ni7Co5Mo4W的组织和性能

试验用00Cr13Ni7Co5Mo4W钢(/%:0.007C,13.23Cr,7.02Ni,5.06Co,3.72Mo,0.96W)由50 kg真空感应炉熔炼,铸成10 kg锭,锻成55 mm×55 mm方坯并轧成3 mm×60 mm带材。利用热力学计算软件ThermoCalc分析该钢的析出行为,并采用金相显微镜、透射电镜和动电位极化法,研究了该钢的组织结构、力学性能和腐蚀性能。结果表明,R相是马氏体时效不锈钢在时效处理过程中的主要强化相;为获得细小、弥散的R相和良好的强韧性配合,确定最佳热处理工艺为1 100℃固溶+490℃时效,钢的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为1 320MPa、1 450 MPa和10.8%;马氏体时效不锈钢00Cr13Ni7Co5Mo4W点蚀击穿电位为230 mV,人工海水中年平均腐蚀率为1.51μm/a,具有较好的耐腐蚀性能。

固溶温度对00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢组织和耐点腐蚀的影响

通过显微组织分析、动电位极化曲线和均匀腐蚀全浸试验研究了00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢固溶温度1 050~1150℃对该钢组织和人工海水中的耐蚀性的影响。结果表明,固溶温度影响马氏体时效不锈钢的组织均匀性和晶粒尺寸,进而影响该钢的抗点腐蚀能力;00Cr13Ni7Co5Mo4W马氏体时效不锈钢适宜的固溶温度为1 100℃,经1 100℃1 h固溶处理后,其年腐蚀速率仅为1.09μm/a,击穿电位为300 mV。

回火处理对ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢铸件组织及性能的影响

以800~1000 MW级水轮机转轮常用材料ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢为研究对象,分析了不同回火温度和回火次数对材料显微组织及力学性能的影响。结果表明:ZG04Cr13Ni4马氏体不锈钢经过正火及一次回火或二次回火处理后,其金相组织均为板条状马氏体,并具有明显的原奥氏体晶界;当二次回火温度进一步升高时,板条状马氏体粗化,但仍保持马氏体板条位向及形貌;经正火及二次回火后材料综合力学性能显著提高;最佳热处理工艺为选择正火及二次回火工艺,且回火温度控制在600~640℃可以满足产品行业标准中力学性能要求。

氮合金化对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo回火性能的影响

测定了控氮00Cr13Ni4Mo(S13-4N)与低氮00Cr13Ni6Mo(S13-6)的性能,对比分析了氮元素对00Cr13Ni4Mo的强度、韧性、耐蚀性的影响。力学性能测试结果表明,回火温度≤550℃时,控氮的S13-4N比低氮的S13-6的强度更高,韧性更低;回火温度≥550℃时,规律逐渐变得相反;S13-4N在450℃左右出现回火脆性现象。电化学测试结果表明,S13-6的耐点蚀性能优于S13-4N。XRD和EBSD结果表明,两种钢在550℃以上温度回火时出现逆变奥氏体,600℃附近含量达到最大值,此时的韧性最佳,S13-6中的逆变奥氏体总量多于S13-4N,但形态不同。分析认为:氮比镍稳定奥氏体的能力强,而镍形成逆变奥氏体的能力则更强,逆变奥氏体的含量和稳定性对韧性的影响很大;S13-4N的450℃回火脆性主要是由于碳化物和氮化物的析出引起的。

超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo力学性能与抗磨蚀性能试验

通过扫描电镜、透射电镜、硬度与冲击试验以及冲刷磨损试验,对超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo在8种不同热处理工艺下的力学性能与抗磨蚀性能进行了研究。结果表明：00Cr13Ni4Mo钢在550～650℃回火后产生逆变奥氏体,逆变奥氏体降低了材料的强度与硬度,增加了材料的韧性;00Cr13Ni4Mo钢的抗磨蚀性能主要与硬度有关,而与其冲击韧性关系较小;从材料性能和经济性综合考虑,00Cr13Ni4Mo钢最佳热处理工艺为1 050℃/9h正火＋550℃/6h一次回火处理。

ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢力学性能研究

通过热模拟试验研究一次正火、两次回火热处理条件下,正火温度、正火冷却速度、一次回火温度、二次回火温度及回火时间对ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢性能的影响。试验结果表明,ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢在1040℃正火时强度和塑性较好,正火冷却速度快和一次回火温度高有利于屈服强度的提高,但一次回火温度升高降低了抗拉强度,二次回火温度升高和回火时间增加均不利于强度的提高。