利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿制备Fe-Cr-Ni合金

我国是不锈钢第一生产大国,但作为冶炼不锈钢主要原料的镍矿及铬铁矿资源贫乏,占红土镍矿资源总量60%以上的褐铁矿型红土镍矿与低品位铬铁矿愈发受到关注。同时,不锈钢冶炼通常需先分别生产铬铁和镍铁,工艺流程长,生产成本高。因此,本文基于烧结—高炉工艺,利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿低成本地一步制备出了Fe-Cr-Ni合金。通过热力学分析及熔炼参数的优化,重点研究了不同Cr_(2)O_(3)含量的含镍烧结矿(S1:4.84 wt%;S3:7.72 wt%)的熔炼特性。在熔炼时间60 min(S1)/90 min (S3)、熔炼温度1600℃、焦粉用量20 wt%、炉渣碱度1.0的最佳条件下,成功制备出了铬品位5.6 wt%~9.3 wt%、镍品位1.55 wt%~1.70 wt%、铁品位84 wt%~88 wt%的Fe-Cr-Ni合金,其铬、镍和铁的回收率分别在90%、98%和96%以上。研究表明,含镍烧结矿Cr_(2)O_(3)含量的提高会造成熔炼时间的延长,这不利于焦比的降低与不锈钢产量的提高。在后续研究中,将开发出由含镍烧结矿与含铬球团矿构成的综合炉料结构,以更有效地实现高铬镍铁的冶炼。

基于Fe-Cr-Ni基钎料的SUS444/SUS304接头钎焊工艺及组织与性能

采用新型Fe-Cr-Ni基钎焊材料对SUS444/SUS304异种不锈钢进行真空钎焊,研究了搭接接头的扩散连接机制,探究了钎焊温度、搭接间隙参数对显微组织和室温抗剪强度的影响规律,最后分析了T形接头在酸性介质中不同时间的浸泡腐蚀行为。结果表明,在钎焊过程中,钎料在SUS444母材侧扩散作用较为明显,存在较宽的元素扩散区,钎缝主要由两侧界面区先凝固Fe(Cr,Ni,Si)固溶体、钎缝中心区(Fe,Cr,Ni)_(3)P金属间化合物及Fe(Cr,Ni,Si)固溶体形成的类似共晶组织构成;钎料对钎焊温度较为敏感,温度过高,易产生虚焊孔穴,导致抗剪强度下降明显;钎料对搭接间隙敏感性较小,可满足大间隙钎焊要求。在钎焊温度1125℃、搭接间隙35μm条件下,抗剪强度最大达到177.3 MPa。T形接头腐蚀优先发生在钎角共晶组织中的Fe(Cr,Ni,Si)固溶体,浸泡腐蚀288 h后,溶液侵蚀至钎角界面区,并蚀穿先凝固固溶体,对母材进行电偶腐蚀。

Fe-Cr-Ni-Al合金铸造过程的数值模拟及组织性能

利用Procast软件模拟计算对Fe-Cr-Ni-Al合金的温度场和冷却速率进行分析,通过实验研究各冷却速率对铸态组织、枝晶间距以及显微硬度的影响.结果表明:采用阶梯状铸件能够较好地拟合Fe-Cr-Ni-Al合金铸件的温度场分布以及冷却速率的变化情况.随着冷却速率的增加,奥氏体相占比减小,铁素体相占比增大,过冷度增加使合金组织一次枝晶间距减小,组织中存在σ相,铁素体相区与奥氏体相区显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势.

Oxidation of Fe-Cr-Ni Alloys in a Low Oxygen Partial Pressure Atmosphere to Mitigate Coke Formation

Anti-coking oxide films were prepared on a 25Cr35Ni and 35Cr45Ni alloy surface under the low oxygen partialpressure atmosphere of a H2-H2O mixture. The composition and phase structure of the oxide films were analyzed by energydispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The anti-cokingperformance of a mini tube made of a HP40 (25Cr35Ni) alloy was evaluated on a bench scale pyrolysis and coking test unit.The results showed that the surface Fe and Ni content decreased after the oxidation of the two alloys in a low oxygen partialpressure atmosphere. The oxide films were mainly composed of MnCr_(2)O_(4) and Cr_(2)O_(3). The average mass of coke in the minitube with oxide film decreased by 87% relative to that of a tube without an oxide film when the cracking temperature was 900℃. The ethylene, propylene, and butadiene yields in the pyrolysis tests were almost the same for the mini tubes withand without an oxide film. The oxide film on the alloy surface effectively inhibited catalytic filamentous coke formation.An industrial test showed that the run length of the cracking furnace with the in-situ coating technology was significantlyextended.

液态反应法制备TiC_p增强铸造Fe-Cr-Ni基复合材料

研究了利用液态反应法制备的TiC颗粒（TiCo）增强铸造Fe-Cr-Ni基复合材料的显微结构和力学性能．该复合材料主要由γ基体和均匀分布的尺寸为1-5μm的球状或多面体状TiCp组成γ／TiCp界面洁净，两相靠近界面的区域内均存在高密度位错（Ti十C）加入量（质量分数）为3％-6％时复合材料的常温和高温拉伸性能比基体合金明显提高，其拉伸断口在800℃时仍能保持韧性断裂特征.

原位TiC颗粒增强Fe-Cr-Ni基复合材料的高温蠕变行为

在９７３－１１２３ Ｋ和４０－１６０ＭＰａ条件下研究了含５％， １０％， １６％（体积分数，下同）原位ＴｉＣ颗粒增强的 Ｆｅ－２６Ｃｒ－１４Ｎｉ基复合材料的高温里蠕变性能．原位ＴｉＣ颗粒明显改善了 Ｆｅ－２６Ｃｒ－１４Ｎｉ基复合材料的高温蠕变性能．含５％ 和１０％ＴｉＣ复合材料的抗蠕变能力比基础合金增强．随着 ＴｉＣ颗粒体积分数的增高，复合材料的蠕变速率降低而蠕变激活能和 临界应力提高．ＴＥＭ显微组织观察表明，复合材料的蠕变主要是以局部位错攀移机制进行的.因此，所有蠕变速率可以由应力 指数为５的指数方程经归一化处理得到．

Cr含量对Fe-Cr-Ni镀层电化学腐蚀性能的影响

以硫酸盐和氯化盐为主盐,将Cr以微粒形式悬浮于镀液中,电沉积Fe-Cr-Ni复合镀层,用电化学方法研究了镀液中Cr粉含量对电沉积Fe-Cr-Ni复合镀层在NaCl介质中的腐蚀行为的影响。结果表明:在镀层的浸泡试验中,溶液中Cr粉含量为100g/L获得的镀层自腐蚀电位是最负的。动电位扫描显示,镀层都有钝化性能。但对于溶液中Cr粉含量为100g/L获得的镀层出现明显的过钝化,其耐蚀性能较差。

Fe-Cr-Ni耐磨涂层的摩擦性能及作用机理

研究了φ2mm粉芯丝材电弧喷涂Fe-Cr-Ni耐磨涂层的摩擦性能,分析了其结构特征和摩擦作用机理。结果表明:Fe-Cr-Ni耐磨涂层具有优良的抗磨减摩性能,对摩试环磨损表面形成转移膜。其磨损机制主要是磨料磨损和分层磨损。

EA4T钢表面激光熔覆Fe-Cr-Ni涂层的组织与性能

通过激光熔覆技术对损伤车轴EA4T钢表面进行修复,利用光学显微镜、扫描电镜和X线衍射方法分析修复层的显微组织结构,利用万能拉伸试验机和应力测试仪测试修复层和基体的结合性能及残余应力。研究结果表明:修复层显微组织主要由γ-Fe固溶体、BNi_3、M_7C_3和Fe_3C组成,热影响区为上贝氏体和呈网状分布的铁素体组织,修复层和基体的结合区主要由平面晶、柱状晶和树枝晶组成,修复层顶部区域其组织主要以交叉树枝晶为主;激光熔覆后的EA4T钢的抗拉强度升高,但屈服强度和常温U型缺口冲击性能降低;整个修复层中残余应力较大,呈拉应力状态分布,而基体区域呈压应力状态分布。

Fe-Cr-Ni合金碱性应力腐蚀破裂

介绍了核电站蒸汽发生器传热管Fe Cr Ni合金、特别是 80 0合金的碱性应力腐蚀破裂 ,总结了材质成分、热处理、应力、冷加工、环境和电化学等因素对Fe Cr Ni合金的碱性应力腐蚀破裂的影响 ,并归纳了预测应力腐蚀破裂敏感电位的方法。

耐高温氧化Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层的微结构与力学性能分布

目的开发有优异抗高温氧化性的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金,研究其高温氧化层微结构与力学性能分布。方法通过连续氧化增重试验研究了Fe-Cr-Ni中熵合金在1150~1240℃空气中的氧化动力学,结合SEM、EDS、XRD、XPS等分析技术与微米划痕试验,对经1150℃氧化4 h后的氧化层形貌、成分、相分布与微米力学性能分布进行了分析。结果Fe-Cr-Ni中熵合金在空气中高温氧化增重遵循抛物线规律,氧化激活能为417.64 kJ/mol,抗氧化性优异;经1150℃氧化4 h后,Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层形成双层结构,外层主要由致密的Mn(Fe/Cr)_(2)O_(4)尖晶石氧化物、Fe_(2)O_(3)和少量MnO_(2)组成,内层由致密且连续的Cr_(2)O_(3)组成,在基体与氧化层界面弥散分布着SiO_(2)内氧化物颗粒。氧化层的力学分布特征体现了其分层结构,外层与内层的结合力约为10 N,氧化内层与基体的结合性好,结合力约为24 N。随着划痕深度的增加,压头从氧化层表面划动至基体,塑性变形比例逐层降低,断裂韧性则随着划痕深度的增加逐层增大。结论开发的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异的耐高温氧化性能,经高温氧化后在表面形成致密的氧化层有效阻碍了O^(2-)的向内扩散和合金元素的向外扩散,同时SiO_(2)内氧化物颗粒增加了氧化层与基体的结合力,这是Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异抗氧化性的重要原因。

电沉积Fe-Cr-Ni合金的电化学腐蚀行为

以硫酸盐为主盐,研究了工艺参数中温度、电流密度对Fe-Cr-Ni镀层沉积速率和腐蚀性能的影响。采用电化学试验方法研究不同条件下所获得的镀层在NaCl溶液中的腐蚀行为,结果表明,在饱和NaCl溶液中镀层都有钝化性能。60℃下获得的镀层有明显过钝化现象,抗腐蚀性能较差。不同电流密度下的镀层显示了不同的电化学性能。电流密度为5 A/dm2时,处于钝态时,电流随着电位的正移逐渐增大是一个非常缓慢的过程,钝化膜仍然发挥作用。在饱和NaCl溶液中,电流密度为5 A/dm2时所获得的镀层的耐蚀性能较好。

等离子束表面冶金Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层耐海水腐蚀性研究

用等离子束表面冶金方法在低碳钢表面制备Fe-Cr-Ni-B-Si-C涂层,借助光学显微镜、X射线衍射仪和能谱仪研究了冶金层的组织形态、物相组成。用静态浸渍法检测该涂层在海水中的耐腐蚀性能。结果表明:该涂层与基体呈冶金结合,内部组织均匀细密无缺陷,是固溶了大量Cr的-γFe相与高硬度析出相的共晶组织;其在海水中的耐蚀性远高于0Cr18Ni9Ti不锈钢,两者在海水中均表现为点蚀。

Fe-Cr-Ni电镀工艺和电化学腐蚀研究

研究了不同工艺条件对Fe-Cr-N i电镀层的沉积速率和腐蚀性能的影响。用电化学方法进行镀层的沉积,用动电位扫描进行镀层性能的测试,用正交实验法对工艺条件进行了优化。结果表明,Fe-Cr-N i合金和原始基体合金在3%NaC l溶液中均没有明显的钝化现象,但镀层显示了一定的延缓腐蚀的作用,且通过综合平衡分析得出最优方案,即电流密度12A/dm2、温度25℃、pH值2,在此条件下获得的镀层耐蚀性最佳。

氦对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Mn合金辐照损伤的影响

利用超高压电镜与高能离子加速器连接装置 ,研究了氦 (He)对Fe Cr Ni和Fe Cr Mn两类奥氏体型合金辐照损伤行为的影响。观察了辐照过程中二次点缺陷的演变、空洞的形成以及辐照诱导晶界处溶质元素浓度的变化。实验结果表明 :He能促进两类合金空洞核心的增加 ,但空洞尺寸和密度不同 ;He能有效抑制辐照诱起晶界元素偏析 ,但对不同原子尺寸的溶质原子抑制效果不同。

Fe-Cr-Ni电镀层在工业废水中的腐蚀行为

选取不同粒度的铬粉,用复合电镀法在Q235碳钢表面进行Fe-Cr-Ni镀层的沉积,探讨了铬粉尺寸对FeCr-Ni镀层在工业废水中腐蚀行为的影响。在室温、80℃等不同温度下用动电位极化法进行镀层电化学腐蚀性能的测试,采用光学显微镜对镀层腐蚀形貌进行观察。结果表明:粗铬粉条件下获得的镀层的自腐蚀电位要明显正于细铬粉条件下获得镀层的自腐蚀电位,这与细铬粉条件下镀层具有较多晶界相关;动电位极化的粗铬粉和细铬粉镀层的阳极溶解相差不大,阴极均呈现氧的去极化作用;温度升高,镀层在工业废水中的腐蚀加速,这是由于温度升高晶界结合力减弱所致的。细铬粉镀层相较粗铬粉镀层而言,耐蚀性没有明显的改善;镀层对于延缓电化学腐蚀性能的作用较差。

Fe-Cr-Ni系相图计算

相图是研究成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础,是制定各种热加工工艺的依据,也是描述平衡凝固过程的有效工具。在钢铁材料中,Fe-Cr-Ni是一个非常重要的合金体系。奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢均以Fe-Cr-Ni系富铁角为其基础成分。采用热力学软件Thermo-Calc计算了Fe-Cr-Ni三元系在500～1700℃的等温截面和Fe-C-12.5Cr-4.5Ni-0.5Si-0.6Mn(wt.%)系垂直截面。分析了Fe-Cr-Ni三元系等温截面和ZG0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢在相图中的相关系.

Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物热力学计算及实验分析

对Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物的组成与特性进行探讨。首先对不同温度及碳氧摩尔比条件下Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物进行热力学分析,然后对Fe-Cr-Ni-O体系及模拟不锈钢粉尘进行等温碳还原实验,并对还原产物进行系统分析。研究结果表明:升高温度有利于体系中各金属氧化物的还原及合金相的生成;当碳氧摩尔比(nC:nO)小于1.0时,体系中金属氧化物尤其是Cr2O3的还原不完全;当碳氧摩尔比大于1.0时,还原产物中容易出现金属碳化物。当碳氧摩尔比为1.0时,渣铁分离效果较好。此外,温度主要影响反应后期的失氧速率,而碳氧摩尔比主要影响样品的最终失氧率,但温度与碳氧摩尔比对反应前期的影响均不大;推断前期主要发生Ni O和Fe2O3的还原,而后期主要发生Cr2O3的还原。

Fe-Cr-O和Fe-Cr-Ni-O体系中C还原产物(英文)

研究不同条件下C还原Fe-Cr-O体系(FeCr2O4和Fe2O3+Cr2O3)及Fe-Cr-Ni-O体系(Fe2O3+Cr2O3+NiO)的还原行为及产物特性。结果表明:温度与碳氧比对C还原Fe-Cr-O和Fe-Cr-Ni-O体系所得产物的组成有很大的影响,在较高温度和较低碳氧比的条件下,产物中残余碳含量更少且Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金含量更多;样品的还原率在很大程度上取决于还原时间和温度,在不同温度条件下,产物中的残余碳含量均随着碳氧比的增加而升高。此外,对不同时间条件下C还原Fe-Cr-O体系所得产物进行XRD分析,利用SEM和EDS研究C还原Fe-Cr-O和Fe-Cr-Ni-O体系所得最终产物中不同相的微观形貌和元素分布。

Fe-Cr-Ni-Mo合金27-7Mo的抗CO_2腐蚀性能

模拟大庆油田井下的腐蚀环境,使用高温高压釜进行了27-7Mo合金钢的腐蚀试验,并采用SEM、EDS和XPS测试手段对该钢的腐蚀产物膜进行了分析。结果表明:27-7Mo合金钢CO2腐蚀速率在温度120℃,压力10MPa条件下出现极大值,在其余试验条件下均属于轻度腐蚀。27-7Mo钢腐蚀产物膜较薄,有浅的沟渠,整体属于均匀腐蚀。其腐蚀产物膜主要由Cr、Ni、Mo、Fe的氧化物和氢氧化物构成。