LF炉精炼AISI410不锈钢吹氮合金化研究

研究了40 t LF炉精炼AISI410不锈钢时,在常压下吹氮气增氮工艺(吹氮流量、吹氮时间及钢液温度)对AISI410不锈钢氮含量的影响,建立了AISI410不锈钢氮溶解度热力学计算模型。结果表明:钢中氮含量随着吹氮时间、氮气流量的增加而增大;常压下吹氮10 min,钢液含氮量可达到0.05%;随着氮流量增加钢液达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高。应用热力学模型进行了分析,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合。为LF炉精炼含氮不锈钢控制氮含量提供了理论依据。

AISI410不锈钢阀座失效原因分析

通过断口形貌和显微组织观察、化学成分分析和硬度测试等方法,对失效阀座的断裂原因进行分析。结果表明:阀座热处理过程中回火温度过高,内环部位热量积聚,内环温度高于外环温度,造成内环密封圈根部组织不均匀,内密封圈断裂区靠近表面的金相组织为严重不均匀铁素体和回火索氏体,铁素体呈网状分布,破坏组织的连续性,硬度偏低,基体强度明显下降,从而引起韧性断裂。建议适当降低回火温度或者增加内密封圈的厚度,以增强密封圈根部强度。

超音速火焰喷涂410不锈钢涂层组织结构及摩擦学行为研究

采用超音速火焰喷涂技术制备氧燃比为4.36、4.91及5.51的410不锈钢涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪分析表征涂层微观组织结构及力学性能.研究微观组织结构和粉末沉积特性对涂层在干滑动摩擦条件下磨损性能的影响.结果表明:随着氧燃比的升高,涂层结构变得均匀致密,涂层孔隙率由0.71%下降至0.38%,涂层显微硬度略下降约1%.随着氧燃比的增加,涂层磨损率从17.96×10^(-6) mm^(3)/(N·m)下降至9.35×10^(-6) mm^(3)/(N·m),涂层耐磨性能升高,并且稳定磨损阶段涂层主要磨损机制从分层磨损和磨料磨损转变为氧化磨损和轻微磨料磨损.当氧燃比为5.51时,涂层具有较低的孔隙率和均匀的微观结构,涂层的分层磨损倾向更低.

GTAW自激发超声工艺对AISI 316不锈钢堆焊层的有效性分析

通过自行搭建GTAW自激发超声波焊接试验平台,研究了电弧自激发超声工艺对AISI316不锈钢堆焊层的有效性。结果表明,电弧图像和声压两方面的测试均反映出所搭建平台的工作性能和自激发超声波工艺的有效性,可在无需添加额外设备的情况下实现焊缝的晶粒细化。当超声频率为60 kHz,振幅电流为10 A时,焊缝熔深可增深59.67%,熔宽可缩小30.14%。对于AISI 316不锈钢堆焊层工件熔池系统而言,40~60 kHz接近其固有频率,更有利于通过抑制枝晶生长获得细化的晶粒。

QPQ盐浴复合处理技术对AISI420不锈钢摩擦学性能的影响

采用QPQ盐浴复合处理技术对AISI420不锈钢试件进行处理。利用HVS-1000ZCM-XY数字显微硬度计检测QPQ盐浴复合处理前后试件的表面硬度和渗层硬度,分析QPQ盐浴复合处理技术对AISI420不锈钢试件硬度的影响;利用M-2000型摩擦磨损试验机对QPQ盐浴复合处理前后的试件进行摩擦磨损试验,探究QPQ盐浴复合处理技术对AISI420不锈钢摩擦磨损性能的影响。结果表明:QPQ盐浴复合处理试件的表面硬度(863 HV)比未处理试件(429 HV)提高了101.2%;渗层最大硬度(1080 HV)比未处理试件(430 HV)提高了148.8%,QPQ盐浴复合处理工艺可提高AISI420不锈钢的硬度;QPQ盐浴复合处理试件的平均摩擦因数和最大磨损量比未处理试件分别降低了24.5%和27.3%,QPQ盐浴复合处理技术能提升AISI420不锈钢试件的表面耐磨性。

离子渗氮AISI 420马氏体不锈钢耐蚀行为研究

采用不同温度对AISI 420马氏体不锈钢进行离子渗氮处理。借助光学显微镜和X射线衍射(XRD)技术分析了渗氮层的微观组织结构,利用显微硬度计测试了渗氮层的硬度分布,通过电化学极化曲线测试和盐雾腐蚀试验研究了离子渗氮AISI 420不锈钢在模拟工业环境中的腐蚀行为。结果表明:AISI 420不锈钢350℃低温离子渗氮层由ε-Fe3N和N过饱和固溶体αN相组成,其化学稳定性高,加之固溶Cr元素的联合作用,明显提高了AISI 420不锈钢基材的腐蚀抗力。AISI 420钢经450℃和550℃渗氮处理,渗氮层中的αN分解成了α相和CrN,造成基体贫Cr,降低了基材的耐蚀性能。马氏体不锈钢低温离子渗氮处理不仅可以提高表面硬度,而且可以获得良好的耐蚀性能。

AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化

在不同温度下对AISI30 4不锈钢进行不同方式、不同程度冷加工 ,用铁素体测量仪测定马氏体相变量 ,研究了冷加工与马氏体相变的关系 ;将AISI30 4不锈钢在低温 (液氮 ,- 70℃ )条件下进行不同程度拉伸 ,采用透射电镜观测位错分布 ,研究了冷加工与位错密度的关系。结果表明 :冷加工在一定条件下可以产生形变诱发马氏体 ,其含量随冷加工变形量的增大而增加 ;同时 ,冷加工导致AISI30 4不锈钢中金属晶粒拉长 ,其位错密度随冷加工变形量的增加而增大。

AISI403马氏体不锈钢的热变形特性研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对AISI403马氏体不锈钢进行高温热压缩实验,结合金相组织观察,对其流变应力进行了研究。结果表明:403钢在950～1150℃,应变速率为0.01～0.1s-1的条件下,发生了较明显的动态再结晶;利用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好地描述403钢的流变行为;经回归得到了403钢峰值应力σP的表达式和热变形激活能Q值;通过热加工图的建立获得最佳热变形条件及预测流变失稳区。

AISI304奥氏体不锈钢阳极渗氮层的组织与摩擦磨损性能

为避免传统直流离子渗氮存在的表面打弧和边缘效应等弊端,采用活性屏阳极渗氮法对AISI 304奥氏体不锈钢进行表面处理。将样品放置于阳极电位,在440~520℃范围内,渗氮处理8 h。分析了渗氮层的微观组织结构与形貌,并考察了渗氮前后的摩擦磨损性能。结果表明:在低温440℃下,在表面制备了高硬度的S相强化层。XRD与TEM表明S相为面心立方结构,且无Cr N相析出。高温520℃渗氮表面硬度值(1100 HV0.1)是基体的5倍,但Cr N相明显析出。在干摩擦条件下,渗氮处理后的摩擦系数在0.8左右,相对渗氮前降低约0.2,特别是磨损率只有渗氮前的十分之一量级。磨损机制从原始基体的严重粘着转变为轻微的氧化和磨粒磨损。

AISI304不锈钢熔化过程中夹杂物在固-液糊状区漂移与聚集行为的原位观察术

利用Confocal激光扫描显微镜原位观察了AISI304不锈钢熔化过程中夹杂物在固-液(S-L)糊状区内的漂移与聚集行为．结果显示,夹杂(SiO2-Al2O3-CaO-MgO复合氧化物)在未熔高温铁素体(δ)相间的液相通道中漂移,未熔δ相体积分数为70％时,夹杂的平均漂移速率为80μm／s;近完全熔化时,远离S-L界面的夹杂漂移速率高达1500μm／s,而 S-L界面附近的夹杂速率在50-200μm／s之间;随着熔化的进行,未熔δ相表面逐渐凹凸不平,出现“类亚晶界”．δ相对其附近漂移的夹杂表现出较强的吸附作用;夹杂多在δ-L界面处聚集、自球化; δ相吸附提供了夹杂去除的潜在途径．分析了夹杂运动的动力学机制．

塑性变形对AISI304不锈钢组织及耐蚀性的影响

AISI30 4不锈钢分别在加热 180℃和低温 - 70℃条件下进行拉伸变形。采用透射电镜观测位错分布 ,利用铁素体测量仪测定马氏体相 (铁磁相 )含量 ,并通过电化学滞后技术分别研究它们在 5 0℃条件下 0 5mol·L-1MgCl2 水溶液中的腐蚀行为 .结果表明 :加热 180℃和低温 - 70℃条件下塑性变形均使AISI30 4不锈钢中位错密度随变形量增大而增加 ,AISI30 4不锈钢在 - 70℃条件下塑性变形时部分奥氏体相转变为马氏体相 ,而在180℃条件下塑性变形时不发生马氏体相变 ;位错密度的增加使AISI30 4不锈钢钝化膜的击穿电位略微正移 ,而马氏体相的增加使击穿电位呈负移趋势 ,材料耐孔蚀性能降低 .

321不锈钢与410不锈钢性能的对比研究

对同一热处理工艺下的321不锈钢与410不锈钢的性能进行对比研究。结果表明:321不锈钢主要应用于对耐腐蚀性能要求较高的场合,410不锈钢主要应用于对强度和硬度要求较高的场合。此结论可大致适用于奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢,并为实际生产、加工选择不锈钢提供重要依据。

AISI316不锈钢表面等离子渗硼及摩擦磨损性能的研究

目的改善AISI316不锈钢的摩擦磨损性能。方法采用双辉等离子合金化技术,以块状Fe B化合物作为源极材料,在AISI316不锈钢表面制备含硼改性层,对渗层组织、成分、相结构和显微硬度进行分析,并研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果经渗硼处理后,AISI316不锈钢表面形成了一层连续、致密、均匀的改性层,主要由Mo2B和Fe B相组成。改性层具有较高的硬度(964HV0.1),较基体硬度提高了约3倍,且耐磨性较基体有明显提高。结论通过在AISI316不锈钢表面制备渗硼改性层,可明显提高基体材料的硬度和摩擦磨损性能。

挤压410L不锈钢金属蜂窝的烧结和组织结构研究

本文采用粉体挤压-烧结工艺制备410L不锈钢金属蜂窝,研究不同的烧结温度和时间条件下烧结蜂窝的收缩率、表观密度和组织结构特征.研究表明,随烧结温度的升高,蜂窝的收缩率和表观密度增大,径向收缩率的变化范围为17%～22%,纵向收缩率的变化范围为11%～19%,表观密度的范围为1.7～2.3g/cm3.随烧结时间的延长,蜂窝的收缩率和表观密度也随之增大,径向收缩率的变化范围为20%～23%,纵向收缩率的变化范围为13%～18%,表观密度的范围为1.8～2.3g/cm3.烧结组织为Fe-Cr固溶体(α-Fe)及第二相颗粒(Fe,Cr)3C和(Fe,Cr)3Si,烧结温度为1235℃、时间为25min最佳.

AISI 304不锈钢表面Fe_3Si型硅化物渗层的制备及渗硅机理

以n(NaCl):n(KCl):n(NaF)=2:2:1碱金属卤化物混合体系做载体,采用不同摩尔比的Na2SiF6和Si粉作渗硅剂,在800℃下利用熔融盐法分别对AISI 304不锈钢进行渗硅处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究渗层截面的形貌和成分,分析熔盐法渗硅层的形成机理。结果表明:融盐中SiF62-的浓度决定渗层中Si元素的含量,由于SiO2在融盐体系中的溶解,融盐中SiF62-得到补充,渗层中Si元素的含量进一步提高。

410不锈钢在海水中阴极极化行为的研究

本文采用动电位极化曲线法和恒电位极化法研究410不锈钢在天然海水和模拟闭塞液中的阴极极化行为。采用失重法研究在模拟闭塞液中、不同阴极电位下的保护效果。体式显微镜(SM)、扫描电镜(SEM)和能谱X-射线分析(EDX)用于分析阴极保护7 d后410不锈钢表面的产物。结果表明:在保护电位为-0.70^-0.90V(vs.SCE)之间,410不锈钢在海水中的腐蚀得到有效的保护,在模拟闭塞液中的保护度>80%。当阴极保护电位正于-0.70 V(vs.SCE)时,局部腐蚀得不到有效的防护;负于-0.90 V(vs.SCE)就会有氢脆的危险。当保护电位为-0.90 V(vs.SCE)时,天然海水中产生的垢层主要成分是CaCO3,在模拟闭塞液中表面产生明显的锈、垢混合物,垢层的主要成分是Mg(OH)2。

冷轧AISI 304不锈钢微观组织及力学性能的变化

采用金相显微镜、铁素体测量仪、硬度计及力学分析等手段,研究了AISI 304不锈钢的微观组织和力学性能在冷轧过程中的演变规律.试验结果表明:冷轧变形可使AISI 304不锈钢产生形变诱发马氏体相变,试样中金属晶粒沿着轧制方向被拉扁拉长;在冷轧压下量较小时,仅有少量的奥氏体相转变为马氏体相,并且马氏体组织以板条状出现;冷轧压下量较大时,金属晶粒逐渐被拉长为纤维状;随着冷轧压下量的增大,马氏体体积分数、硬度和抗拉强度均随之增大,但延伸率逐步下降.

离子能流密度对AISI304不锈钢氮化层摩擦性能的影响

采用低温等离子体氮化技术,对AISI304不锈钢进行表面氮化处理。考察了离子能流密度对不锈钢氮化层性能的影响。运用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等分析手段对氮化层的物相组成及表面硬度进行分析及测量;利用球-盘摩擦实验在干摩擦条件下对氮化层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:AISI304不锈钢经低温等离子体氮化处理后,形成单一高氮面心立方相γN。在氮化处理过程中,离子能流密度受工作压力及基片负偏压影响较大。离子能流密度变化能显著影响不锈钢氮化层的摩擦性能,随着离子能流密度的增加,氮化层显微硬度增大,摩擦系数减小,耐磨损性能上升。

700℃服役8万h后析出大量σ相AISI 321不锈钢的再利用

以在700℃服役8万h后因组织中析出了大量σ相而报废的AISI 321不锈钢为对象,对其进行不同工艺的固溶处理,研究了固溶处理前后的组织和高温力学性能,并重点关注了固溶处理后组织和高温力学性能的恢复情况。结果表明:固溶处理可以使σ相溶解消失;在1 050℃固溶处理2h后,报废不锈钢的组织和高温力学性能得到很好的恢复,并符合行业标准规定的性能要求,该处理工艺为报废AISI 321不锈钢组织和性能恢复的最佳工艺。

热轧410S不锈钢板材钨极氩弧焊焊接接头的组织与性能

通过对热轧410S不锈钢板材手工钨极氩弧焊（TIG）焊接接头的组织观察、无损检测、力学性能和耐晶间腐蚀性能试验，以及铁素体含量和显微硬度的测定，研究了热轧410S不锈钢板材TIG焊接接头的组织与性能。结果表明：采用TIG方法焊接410S不锈钢接头的抗拉强度不低于母材的，而且塑性良好；焊接接头的宏观形貌呈铸造粗大组织，并具有明显的外延生长特性；焊缝组织主要为柱状晶奥氏体＋沿柱状晶分布的δ铁素体，δ铁素体体积分数为15％～20％；热影响区的马氏体在焊接热的作用下发生了M→γ→M相变，原处于晶界条带中细小的颗粒状马氏体被黑色的团块状马氏体所替代；该焊接接头的晶间腐蚀倾向按热影响区、母材、焊缝顺序依次降低。