深冷处理对AISI 310S不锈钢耐腐蚀磨损性能的影响

研究了深冷处理对AISI 310S不锈钢在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中耐腐蚀磨损性能的影响,将310S不锈钢在-196℃进行保温深冷处理,结果表明:相对未深冷处理,深冷处理之后,材料的晶粒得到细化,更多碳化物弥散析出基体;深冷处理之后材料的耐腐蚀性能得到提高,在深冷处理4 h时达到最佳值,相比未深冷处理,自腐蚀电位从-0.525 V提高到-0.423 V,提升了19.4%;且深冷处理之后,材料的耐腐蚀磨损性能得到提升,经过深冷处理4 h,材料的磨损率从120×10-6mm3/Nm降低到63×10-6mm3/Nm,降低90%。

气体保护对310S不锈钢薄板焊接氢致脆的抑制研究

为提升310S不锈钢的抗腐蚀性能,并分析气体保护在焊接氢致脆的抑制效果。采用实验分析的方法,重点进行氢含量分析、焊缝质量分析、机械性能分析。研究结果发现,在纯氩保护条件下,氢含量明显低于在氩气混合物保护条件下的水平;在纯氩保护条件下,焊缝中未观察到明显的气孔和夹渣,微观结构均匀;在拉伸测试中,纯氩保护条件下的焊接接头具有更高的强度,这与其低氢含量和出色的焊缝质量相一致。说明气体保护在310S不锈钢薄板焊接中具有明显的抑制氢致脆性的效果;在纯氩保护条件下,焊缝质量卓越,几乎没有焊接缺陷,微观结构均匀;气体保护条件对焊接接头的机械性能产生显著影响。

310S奥氏体不锈钢管子管板焊接

本文介绍了310S奥氏体不锈钢管子管板GTAW焊接试验,通过采用低应力结构的焊接接头、小电流焊接、严格控制层间温度等措施,避免焊接热裂纹的产生。焊后对管头进行PT、RT检测,检测结果合格;对管头进行宏观金相试验、微观金相试验、《金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体—奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法》(GB/T 4334—2020)标准中的C法晶间腐蚀试验,试验结果满足标准的要求。

奥氏体耐热不锈钢310S的抗高温氧化性能研究

采用增重法研究了奥氏体耐热不锈钢310S在700、900和1000℃空气中高温氧化动力学,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段,对氧化膜的形貌和组成进行了分析。结果发现,700℃时氧化速率比较稳定且氧化增重较小,其余温度下氧化增重较大且遵循抛物线规律。该钢中Cr在高温时容易形成FeO·Cr2O3、FeO·Fe2O3和尖晶石结构(FeCr2O4,NiCr2O4)等保护性氧化膜,是310S钢具有良好的抗高温氧化性能的重要原因。

310S耐热不锈钢连铸板坯表面纵裂分析和工艺改进

310S奥氏体耐热不锈钢(%:0.05C、24.5Cr、19.3Ni)导热性差[100℃导热系数0.029×4.18J/(cm·℃)],200 mm×(950～2 150)mm连铸板坯易产生纵裂纹(宽0.1～10 mm,深1～20 mm)。通过采用熔点1 085℃的保护渣(ST-SP/310)替代熔点1 120℃的保护渣(ST-SP/810),结晶器宽面和窄面的冷却水流量分别从4 500 L/min和460 L/min降至4 300 L/min和430 L/min,钢水过热度从30～45℃降至20～35℃,拉速从0.95m/min降至0.80～0.90 m/min,铸坯质量明显改善,消除了表面纵裂。

固溶和稳定化处理后Zr-Mo微合金化310S不锈钢的显微组织和耐腐蚀性能

制备了Zr-Mo微合金化310S不锈钢并进行了不同温度(1 050~1 150℃)固溶处理以及1 150℃固溶+不同温度(950~1 1050℃)稳定化处理,研究了不同热处理后试验钢的显微组织和耐腐蚀性能。结果表明:固溶处理后,试验钢的显微组织为均匀的奥氏体等轴晶,且晶粒内有大量退火孪晶,晶界或晶内析出条状或球形颗粒状(Zr,Mo)C相和块状Zr(C,N)相;1 150℃固溶+不同温度稳定化处理后试验钢的显微组织与固溶态的相似,但析出相数量增多,且在950℃稳定化处理后,晶界上析出了大量的链球状M23C6相;950~1 050℃的稳定化处理对试验钢的耐均匀腐蚀性能影响不大;随着稳定化温度的升高,试验钢的晶间腐蚀敏感性降低,耐晶间腐蚀能力增强。

高温时效处理对310S不锈钢焊接接口性能的影响

研究了高温时效前后的310S不锈钢焊接样品在燃煤气氛下的碳硫影响。利用金相、扫描电镜/能谱、X射线衍射及力学性能测试等分析其形貌、成分结构及性能。结果表明,经不同温度、不同时间在燃煤气氛下时效处理的310S不锈钢比未时效处理者腐蚀严重,310S不锈钢在高于700℃时效后在晶界大量析出σ相,使晶界附近贫Cr,降低了其抗腐蚀性能,同时晶粒长大,冲击韧性明显降低,而且断裂方式也由微孔聚合型断裂转变为典型的解理断裂。

Ti、Zr微合金化310S不锈钢的制备研究

通过双真空熔炼、锻造、热轧、固溶和稳定化处理,制备出目标成分为:310S+0.25%Ti+0.2%Zr的Ti、Zr微合金化改性310S不锈钢板材。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对不锈钢板材制备过程中各阶段的材料样品进行显微组织分析,并采用材料万能试验机(MTS)对不锈钢板材进行拉伸性能试验。结果表明,该改性不锈钢板材的平均晶粒尺寸为30μm,晶界和晶内析出物主要为ZrC;该材料在常温和高温下强度和塑性良好。通过与相关研究对比表明,与单一元素(Ti或Zr)微合金化改性310S不锈钢相比,2种元素(Ti+Zr或Ti+Nb)微合金化改性310S不锈钢平均晶粒尺寸较小,常温和高温拉伸强度较大;合金元素的添加对310S不锈钢强度的提高效果依次为Nb>Ti>Zr。

310S不锈钢蠕变性能的高温压痕试验分析

针对310S不锈钢蠕变性能开展650℃下的高温压痕蠕变和单轴蠕变试验研究,在对比压痕深度时间曲线和单轴蠕变应变时间曲线的基础上,讨论不同载荷下球形压痕蠕变变形规律。在考虑弹塑性变形的同时,修正球形压痕蠕变分析模型,预测310S不锈钢蠕变指数和变形。结果表明:压痕蠕变试验技术可以合理评价310S不锈钢的高温蠕变性能;随着蠕变时间的延长,压痕蠕变呈现蠕变减速阶段和近似的稳态蠕变阶段;随着载荷的增加,弹塑性变形速率和蠕变变形速率显著上升,呈现显著的载荷相关性;小变形条件下,球形压痕蠕变分析模型所得的蠕变指数与单轴蠕变试验结果具有较高的一致性,以此为基础可以实现310S不锈钢蠕变归一化曲线的合理预测;建立不同压痕深度下压痕蠕变时间与载荷的关系,可以为压痕蠕变变形外推提供参考。

深冷处理对310S不锈钢酸腐蚀磨损性能的影响

研究了AISI 310S不锈钢经过深冷处理之后,在0.5 M的H_2SO_4溶液中表现出不同的耐酸腐蚀磨损性能。通过XRD、SEM、EDS分析及MFT-5000型摩擦试验机磨损试验等,考察了不同深冷处理时间对试样耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明,深冷处理之后,材料的耐酸腐蚀性能提高,且深冷处理4 h时,样品的耐酸腐蚀性能达到最佳值,相比于未深冷处理,自腐蚀电位从-0.333 V提高到-0.295 V,提升11.4%;同时,材料的耐酸腐蚀磨损性能也得到提高,在深冷时间4 h时磨损率达到最低值59×10^(-6)mm^3/Nm,相比未深冷处理样品93×10^(-6 )mm^3/Nm,磨损率降低57.6%,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。

AISI316L奥氏体不锈钢低温离子-气体渗碳工艺优化

目的将低温离子-气体乙炔渗碳应用于AISI 316L奥氏体不锈钢表面硬化处理,同时探讨其硬化处理的最优工艺参数及优化效果。方法采用离子轰击去除不锈钢表面钝化膜并活化其表面,再进行低温气体乙炔渗碳,实验过程使用脉冲式供气循环处理方式。进行温度梯度实验,寻找渗碳处理的临界温度。并采用正交试验法设计3因素3水平共9组实验,分析气体比例、离子轰击时间、保温压强3个因素对渗碳层硬度和厚度产生的影响,以期得到不锈钢低温离子-气体乙炔渗碳优化工艺。通过对经过最优化工艺处理过后的不锈钢硬化层组织、成分、厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能的研究分析,验证此工艺对AISI 316L奥氏体不锈钢硬化处理的适用性。结果处理温度为540℃时渗碳层有碳的铬化物析出;离子轰击时间对渗碳层硬度影响最大,保温压强对硬化层厚度影响最明显。在硬化处理温度为520℃,V(H2)∶V(C2H2)=1∶1,渗碳压强为-0.02 MPa,离子轰击时间为20 min时,316L奥氏体不锈钢离子-气体乙炔渗碳效果最优。经优化工艺处理后不锈钢硬化层厚度达到30μm左右,表面硬度达到838HV0.05,耐蚀性和耐磨性能等都显著提高。结论低温离子-气体乙炔渗碳硬化处理适用于AISI 316L奥氏体不锈钢,其处理最合适温度为520℃。经优化工艺处理后的不锈钢具有较高的硬度、厚度,良好的硬度梯度,高耐蚀性能及高耐磨性能。

环形炉内罩用310S耐热不锈钢的蠕变寿命预测

在同一温度、不同应力下对钢厂环形炉内罩材料310S不锈钢进行蠕变试验,建立了310S钢在该温度下不同应力的寿命曲线方程,采用两种不同的寿命预测方法(θ-投影法和L-M参数法)对该钢的蠕变寿命进行了预测,并与实际使用寿命进行了对比。结果表明:两种预测方法的预测结果基本一致,吻合较好,但θ-投影法的预测结果更准确。

用于自动化生产线中机器人焚烧支撑板的310S不锈钢的断裂失效分析

通过宏观观察、微观组织与结构表征和化学成分分析,研究了310S不锈钢支撑板的断裂失效行为,分析其失效原因。结果表明,310S不锈钢支撑板断裂失效的根本原因是短时超高温引起的高温氧化腐蚀。

310S不锈钢导流筒对工作磁场磁感应强度分布的影响

应用B-H（J-H）测定仪分别对拉伸、压缩变形后的310S不锈钢和310S不锈钢焊接件导磁性能进行测试,结果表明,3%~15%变形率的310S磁导率μ=1.0,没有形成典型的磁滞回线;线性回归后,剩磁Br=0.0055~0.117GS,属弱磁性材料,但比空气导磁性要强.承受90~120t压力压缩变形后的310S不锈钢板,其导磁性能与拉伸变形后的310S相似,属弱磁性材料.310S不锈钢焊接件磁导率μ=1.0~1.2,有典型的磁滞回线,最大磁导率平均值为1.044,圆柱永磁体能被吸引而发生滚动,导磁性能明显增强.应用XYZ三维磁场扫描仪对不锈钢有缝管内腔磁感应强度进行测试,结果表明,310S不锈钢有缝管（φ273×4×200）对磁感应强度分布的影响属千分之一级的.

强碳化物形成元素与碳的配比关系和稳定化处理对310S奥氏体不锈钢析出相行为的影响

高Cr/Ni含量的奥氏体不锈钢由于具有优异的综合性能而有望被用作超临界水冷堆的燃料包壳材料,但是该类奥氏体不锈钢存在组织稳定性差的问题,即在873~1123K温度下长期时效后晶界上会析出大量的Cr23C6和σ相,从而导致材料的脆化和晶间腐蚀。为了提高该类不锈钢的高温组织稳定性,本工作系统研究了强碳化物形成元素M(M=Nb、Ti、Ta和Zr)与C的配比关系以及稳定化处理工艺对310S高温下析出相行为的影响。设计合金采用铜模快冷技术吸铸成直径为6mm的棒材,并对其进行1473K/0.5h固溶处理、1173K/0.5h稳定化处理(部分样品)、1073K/24h时效处理。分别采用OM、SEM-EDS、EPMA和TEM等手段对合金不同热处理状态的析出相进行表征。研究结果表明,M的加入均能促进MC粒子的析出,促进效果为Ta>Nb/Ti>Zr,且M与C的最佳比例关系为1/1(原子比);当M与C的原子比为2/1时会促进脆性相σ析出,而当M与C的原子比为1/1时,1073K/24h时效后晶界上只有Cr23C6析出。稳定化处理能使MC优先析出,可减少时效过程中粗大Cr23C6的析出量。本工作为超临界水冷堆燃料包壳材料的开发提供了有效的基础数据支撑,并为下一步的工作指明了方向。

云母/310S不锈钢融覆涂层的制备

用预置粉末激光熔覆法制备了云母/310S不锈钢表面高性能涂层。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光学显微镜等仪器对云母涂层进行了表征分析。结果表明:云母/310S不锈钢复合涂层金相组织为黑色的奥氏体相分布在铁素体基体上;云母/310S不锈钢复合涂层中Si(云母的主要成分是Si O2)含量明显增多,说明涂层表面有云母存在;从云母的分布状况分析可知激光熔覆效果不够明显,如何做到云母的分散和含量增加仍有待于进一步探讨。

Nb/Ti/Zr/W对310S奥氏体不锈钢析出相行为和力学性能的影响

为了提高310S不锈钢的高温组织稳定性,本工作系统研究了微量合金化元素(Nb, Ti, Zr和W)对310S析出相行为和力学性能的影响。设计的系列合金经过1423K热轧、1423K/0.5h固溶、1173K/0.5h稳定化处理,最后进行973K/408h时效处理。研究结果表明:W可有效提高合金的高温组织稳定性,而过量Mo元素的添加会加速Cr 23 C 6向σ转变;添加Ti和Zr可细化基体晶粒,但Ti会促使时效过程中大量脆性相的析出,严重降低合金的高温组织稳定性,从而恶化合金力学性能。Fe-25Cr-22Ni-0.73Mo-0.35Nb-0.046C (质量分数/%)合金展现出优异的高温组织稳定性和力学性能(σ YS =237MPa,σ UTS =545MPa,δ=39%),有望作为超临界水冷堆核燃料包壳的候选材料。

310S耐热奥氏体不锈钢表面缺陷研究

工业冶炼的310S铸坯,通过Fact Sage软件对其化学成分进行第二相析出模拟和SEM缺陷检测,排除了析出相是产生缺陷的直接原因。后经生产试验发现投入机架除磷的钢卷表面出现了缺陷,而没有投入机架除磷钢卷表面质量良好无缺陷发生。因此,310S耐热钢表面缺陷产生的原因是轧制过程中钢板表面出现微裂纹形成了二次氧化铁皮,二次氧化铁皮被酸洗后形成。为避免表面缺陷再次发生,310S耐热不锈钢批量轧制时建议只使用粗除磷工艺而不使用机架除磷工艺。

基于Thermo-Calc的310S奥氏体不锈钢元素分配分析

凝固过程中溶质再分配对凝固组织成分的均匀性和元素偏析具有重要的影响,本文基于Thermo-Calc热力学计算,对310S奥氏体不锈钢在凝固过程中合金元素在液、固相中的分配行为进行研究。结果表明:310S奥氏体不锈钢的液相线温度为1404℃,固相线温度为1322℃,凝固温度区间为82℃,凝固模式为L→L+γ→γ;Mn和Nb元素的分配系数小于1,是正偏析元素,向枝晶间液相中富集。

ZrO_2陶瓷与310S不锈钢反应空气钎焊接头的组织与性能

在钎焊温度1 050℃,保温时间15 min的工艺条件下,采用的Ag-n(CuO)x(x=2%,4%,6%,8%)钎料对ZrO_2陶瓷与310S不锈钢进行反应空气钎焊连接。利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及X射线衍射仪(XRD)对接头的界面组织和钎焊机理进行了研究,分析了CuO含量对接头组织和力学性能的影响。结果表明:Ag-CuO钎料在空气气氛下可以实现ZrO_2陶瓷和310S不锈钢的钎焊,ZrO_2陶瓷与钎料没有发生反应,310S不锈钢与钎料反应在界面处生成了复合氧化物反应层。随着钎料中CuO含量的升高,ZrO_2陶瓷侧的组织没有明显的变化,310S不锈钢侧的复合氧化物反应层逐渐增厚,接头强度则随着CuO含量的增加先提高后降低,在钎料中n(CuO)为4%时,接头抗剪强度达到最大值为69 MPa。