基于物理参数和响应面法的S280超高强度不锈钢本构模型

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在变形温度为800~1000℃、应变速率为0.001~10 s-1条件下对S280超高强度不锈钢进行了等温恒应变速率压缩实验,分析了S280超高强度不锈钢的热变形行为,计算了热变形激活能。考虑变形温度对自扩散系数和杨氏模量的影响,建立了S280超高强度不锈钢基于应变补偿的物理本构模型。以变形温度、应变速率和应变为输入变量,流动应力为响应目标,建立了S280超高强度不锈钢的响应面本构模型。结果表明,S280超高强度不锈钢为正应变速率负温度敏感型材料,其流动应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。热变形激活能对变形条件敏感,其随变形温度、应变速率和应变的增加而减小。基于应变补偿的物理本构模型具有一定的物理意义和良好的预测精度,其相关系数R和平均相对误差eAARE分别为0.971和7.8%。响应面本构模型的响应曲面和等高线图能反映变形条件之间的相互作用对流动应力的影响。建立的两个本构模型都能够用于表征S280超高强度不锈钢在热变形过程中的流动应力行为。

化学钝化对S280超高强度不锈钢综合性能的影响

采用电化学极化方法,测试了不同工艺参数条件下钝化膜的电化学特性;采用AFM、XPS分别对钝化膜微观形貌和成分进行了表征;同时检测了钝化试样的耐蚀性、氢脆性和疲劳性能。结果表明,S280不锈钢钝化膜结构致密,主要成分是各种金属氧化物、氢氧化物或羟基氧化物,并且检测到不同类型金属间氧化物的存在。钝化后的S280不锈钢耐蚀性大幅度提高,满足氢脆要求,疲劳性能轻微降低。

Influence of refined hierarchical martensitic microstructures on yield strength and impact toughness of ultra-high strength stainless steel

The hierarchical martensitic features in ultra-high strength stainless steel(UHSSS),including the prior austenite grains,martensite packets,blocks and laths with the descending size,were refined to various extents by employing different thermomechanical processes and then carefully characterized.Their relation to yield strength and impact toughness was analyzed.We conclude that the refinement of martensitic structures could lead to the significant increase of yield strength,which follows the Hall-Petch relation with the effect grain size defined by high angle boundaries(HABs).Impact toughness of UHSSS depends on the frequency and capability for retained austenite(RA)grains at both HABs and martensite lath boundaries to trap the propagating cracks via strain-induced transformation,in which the film-like RA grains at lath boundaries appear to make the greater contribution.

超高强度不锈钢10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE微观组织对局部腐蚀行为的影响

采用未时效、200、400℃以及500℃时效状态下10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE(S280)马氏体超高强度不锈钢为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)等测试方法,结合电化学测试手段与X射线光电子能谱仪(XPS)测试,分析S280的微观组织结构特征演变与钝化膜结构成分与耐蚀性能,研究钝化膜稳定性特征与材料微观组织结构的关系。结果表明:500℃时效温度下的S280钢有细小弥散的富含Cr,Mo元素的析出相,分布在马氏体板条中。随着时效温度升高,无明显的残余奥氏体及逆转变奥氏体析出。在成膜电位(0.1~0.85 V)下,S280钝化膜在pH=8.5的硼酸盐缓冲液中呈p型半导体性质,表现为双层膜结构,外部由疏松多孔的Fe/Cr氢氧化物组成,内层由致密的Cr/Fe氧化物构成,其成分主要是Cr_(2)O_(3)。通过电化学阻抗测试结合Mott-Schottky分析,探明S280在200℃时效下耐蚀性最好,其耐蚀性能由晶界取向特性与沉淀相导致的元素偏析共同影响。

基于响应面法的S280超高强度不锈钢的热变形行为

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机进行等温恒应变速率压缩实验,研究了S280超高强度不锈钢在变形温度为850~1150℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)时的热变形行为。分析了S280超高强度不锈钢的流变行为特征,计算了热变形激活能参数、应变速率敏感指数;建立了以变形温度、应变速率、应变为输入变量,热变形激活能参数、应变速率敏感指数为响应目标的响应面模型,并通过多目标可视化优化了S280超高强度不锈钢的热加工工艺参数。结果表明S280超高强度不锈钢为正应变速率和负温度敏感型材料,其流变应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小;建立的响应面模型具有较高精度,能直观反映材料参数与热变形条件之间的关系,可用于材料相关参数的预测;通过多目标可视化优化并结合组织验证获得了S280超高强度不锈钢最佳的热加工工艺参数范围为变形温度1085~1150℃、应变速率0.001~0.003 s^(-1)。

氧化铝陶瓷与不锈钢钎焊的接头强度与热震抗力

研究了钎焊温度对氧化铝陶瓷与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢接头强度的影响，探讨了钎焊接头的热震抗力。结果表明，由于陶瓷／钎料界面反应和界面残余应力的综合影响，随着钎焊温度的增加，接头强度先增加然后逐渐降低，８５０℃钎焊时接头强度最高。在低于６００℃温度范围内加热后空冷或加热空冷循环热震时对钎焊接头强度损伤较小，而淬水热震，特别是在３００℃以上温度时对接头强度损伤较大，严重者出现开裂现象，这主要是界面附近存在较高的残余热应力的缘故。

超高强度不锈钢热变形行为及加工图

采用Thermecmaster-Z热模拟试验机对10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE(S280)超高强度不锈钢进行变形温度800~1150℃、应变速率0.001~10 s^(−1)、压下率70%条件下的等温恒应变速率压缩实验,分析其热变形行为,并构建基于Murty失稳准则的加工图。结果表明:S280超高强度不锈钢的流变应力对变形温度和应变速率较为敏感,随应变速率增加和变形温度降低,流变应力显著升高。通过加工图分析和变形微观组织观察,S280超高强度不锈钢的失稳变形工艺窗口为800~1040℃、0.06~10 s^(−1),对应的塑性变形机制主要为局部流动;较佳的变形工艺窗口为1095~1150℃、0.001~0.04 s^(−1);最佳变形工艺参数在1125℃、0.001 s^(−1)附近,对应的塑性变形机制主要为动态再结晶。