高钼超级奥氏体不锈钢S31254无缝管生产工艺研究

选择典型牌号S31254研究高Mo超级奥氏体不锈钢管在生产过程中的加工塑性、金相组织变化规律。采用“热挤压+三道次冷轧”工艺生产S31254不锈钢管材;用高温热处理工艺消除前道工序产生的σ等析出相;中间道次钢管在1150-1180℃保温5~10 min后以350℃/min以上速度快速冷却,批量生产的S31254超级奥氏体不锈钢无缝管的力学性能、金相组织和耐腐蚀性能等均符合技术条件要求。

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。

奥氏体不锈钢S30408抗拉强度分布规律研究

研究钢材抗拉强度分布规律是机械强度可靠性设计的基础。基于奥氏体不锈钢S30408在液氮温度(-196℃)时的抗拉强度的60组试验数据,通过数理统计方法对其有效性及抗拉强度的分布规律进行了研究,结果表明:1)在单侧置信度为99%时,60组试验数据中含有1组无效数据;2)在显著度为0.05时,抗拉强度是基本符合正态分布的随机变量;3)无效试验数据对钢材抗拉强度分布规律的影响不可忽视。

AISI 300系列奥氏体不锈钢渗氮层组织和性能研究

目的在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的截面形貌、元素分布和物相组成;通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能;利用电化学实验考察渗氮前后3种不锈钢的耐蚀性。结果AISI 300系列奥氏体不锈钢经380℃、12 h处理后,其表面获得了厚度为15μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层;渗氮层的相结构主要为S相,无CrN相析出;经渗氮后,该系列不锈钢表面硬度均为1100HV左右,较基体硬度提高了5倍左右;不锈钢基体的磨损机理为黏着和磨粒磨损,经渗氮后转变为氧化磨损和微切削;渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20,抗磨损的能力得到显著提升;在25℃环境温度下渗氮后,304L、316L和321的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快,耐腐蚀性能稍有降低。通过对比腐蚀形貌发现,渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层,渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI300系列奥氏体不锈钢的表面硬度、抗磨损能力,降低其摩擦因数和比磨损率,对延长不锈钢的服役寿命有着积极的作用。

304奥氏体不锈钢在H_2S+Cl^-+CO_2+H_2O环境下的慢应变速率拉伸腐蚀试验研究

通过慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),研究了304奥氏体不锈钢在H_2S+Cl-+CO_2+H2O复杂介质环境下的应力腐蚀敏感性,借助扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了断口形貌和腐蚀产物性质。在环境因素中主要考虑了H_2S浓度、Cl-浓度、CO_2浓度这三种介质参数单独或交互作用对材料应力腐蚀敏感性的影响。通过对试验数据进行逐步回归分析,建立了应力腐蚀敏感性指数随介质参数变化的数学模型,同时分析了各介质参数对304奥氏体不锈钢应力腐蚀影响的显著性。

S31608奥氏体不锈钢应变强化诱发马氏体相变实验

研究了S31608奥氏体不锈钢在两种温度、两种应变速率及不同应变量下的奥氏体形变诱发马氏体相变变化。试验研究表明,温度对S31608奥氏体不锈钢形变诱发马氏体相变有重要的影响,在M s点以下温度形变比在M s点以上更易诱发马氏体相变;基于温度与应变的协合效应,在M s点以下,应变量越大马氏体相变量越多;应变速率对在M s点以下温度形变诱发马氏体相变无明显影响,但在常温下高应变速率可抑制马氏体相转变。

不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为

目的探究不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为。方法研究三种不同状态310S奥氏体不锈钢在湿H2S环境中的应力腐蚀行为和电化学测试,并探究影响310S应力腐蚀开裂的因素及其机理。结果经过冷变形处理后,310S奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能有所提升,而900℃时效处理会使310S钢材更易遭受应力腐蚀的影响。此外,施加载荷会使材料的耐蚀性变差。在SSRT实验中,固溶处理后的试样应力腐蚀敏感性为88.1%,时效处理后则升高至91.5%,冷轧后则降低至85.3%。另外还观察到,裂纹通常起源于试样表面局部腐蚀处。通过准原位充氢-TEM实验发现,氢原子扩散进基体后,会促进位错运动,导致位错更易发生塞积,从而引发应力集中。结论冷轧态310S具有最好的耐蚀性能,其次为固溶态,时效态310S的耐蚀性能最低。在湿H2S环境下,冷轧态310S的应力腐蚀敏感性最低,时效处理则会提高试样的应力腐蚀敏感性。H原子进入到310S内部会促进位错的运动、增殖与塞积,导致应力集中,从而降低局部的耐蚀性能。

S904L超级奥氏体不锈钢管钨极氩弧焊接头的力学性能与耐腐蚀性能

对尺寸?60mm×3mm的S904L超级奥氏体不锈钢管进行单面焊双面成形的钨极氩弧焊,对接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:接头焊缝表面未出现气孔、焊瘤、凹陷、咬边等缺陷,内部未出现裂纹、未熔合、未焊透等缺陷,焊缝成形性能良好;焊缝组织为柱状晶+等轴晶,热影响区与母材组织为奥氏体;接头的抗拉强度不低于525 MPa,且接头在热影响区断裂,断裂性质为韧性断裂;弯曲180°后,面弯试样和背弯试样表面均无裂纹,满足标准要求;热影响区的显微硬度最高,焊缝的次之,母材的最低;焊缝与母材的晶间腐蚀敏感性均较小,且焊缝在硫酸中的耐腐蚀性能仅略低于母材的。

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。

应变强化S30403不锈钢在H_2S环境中的电化学分析

在25℃和-196℃条件下,通过单向拉伸制备了预变形量为3%、6%、8%和12%的应变强化S30403不锈钢试样,用电化学阻抗谱和极化曲线测试方法研究了不同预变形条件下的S30403不锈钢在湿H_2S介质中的电化学行为。电化学实验结果表明:25℃和-196℃条件下的应变强化对S30403不锈钢的耐H_2S腐蚀性能影响不明显,整体随着预拉应变量的增加,其耐蚀性略降低。

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。

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。

Hastelloy C276合金与S30403不锈钢接头组织及性能研究

采用焊丝ERNiCrMo-3及ERNiCrMo-4分别对Hastelloy C276合金与S30403不锈钢进行TIG焊接,通过显微组织、力学性能、晶间腐蚀等试验,对焊接接头组织及性能进行研究。结果表明,接头抗拉强度均合格,同时接头弯曲试样无裂纹产生。ERNiCrMo-3的焊缝金属组织为等轴树枝晶,而ERNiCrMo-4的焊缝金属为等轴树枝晶+柱状树枝晶组织,同时焊缝两侧均存在宽度不一的部分熔化区。与ERNiCrMo-3焊接的接头相比,ERNiCrMo-4焊接的接头最高硬度值低20HV左右,同时焊缝耐晶间腐蚀的能力较强。

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。

铌(Nb)对309S奥氏体不锈钢组织与性能的影响规律

利用Thermo-Calc软件计算Nb对309S(Fe-22Cr-14Ni-2Mn-0.5Si-0.3V-0.07C-0.07N)奥氏体不锈钢相组成的影响。高温下(1100℃左右)Nb与C形成NbC,随着Nb含量的增加,NbC的量增加,析出温度升高;当Nb含量达到0.28wt.%时,NbC相开始从液相中析出。研究了四种不同Nb含量的合金,经1100℃固溶处理后,显微组织观察表明,合金中NbC的析出量随Nb含量的增加而增加,实验结果与Thermo-Calc计算结果一致。高温拉伸试验结果表明:添加0.54Nb的合金比不添加Nb的合金在600℃、700℃、800℃的抗拉强度分别提高了30M Pa、32M Pa和22M Pa,屈服强度分别提高了27M Pa、39M Pa、16M Pa。

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。

奥氏体不锈钢S31608焊接工艺及接头性能

根据奥氏体不锈钢S31608较高含碳量的特性,制定了合理的焊接工艺参数。试验采用手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊和埋弧焊组合的焊接方法,采用焊丝ER316H、焊条E316H-16进行焊接,得到RT,PT检验合格的焊接接头,并对焊接接头的常温力学性能、耐晶间腐蚀性能及微观组织进行了试验和分析。试验结果表明,采用该焊接工艺参数可以获得优质的焊接接头,焊缝金相组织为奥氏体+δ铁素体双相组织,焊缝强度及耐蚀性能良好,满足工程应用的要求。

低温氮化316奥氏体不锈钢在H_2S环境下的静态腐蚀行为

为研究低温液体氮化奥氏体不锈钢在H_2S环境下的静态腐蚀机理,在430℃对316奥氏体不锈钢低温液体氮化8 h。模拟H_2S腐蚀环境,通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分析天平、EPMA电子探针、X射线光电子能谱衍射仪研究低温液体氮化对奥氏体不锈钢在H_2S腐蚀环境下的静态腐蚀行为。结果表明,在静态腐蚀条件下,低温氮化后奥氏体不锈钢表面形成的含氮过饱和扩展奥氏体层(S-相)能够有效地阻止腐蚀介质向材料基体浸入,使得材料的腐蚀失重下降了34%,减缓了材料的腐蚀程度,显著提高了材料的表面性能。

超级奥氏体不锈钢S31254钢的焊接

通过对超级奥氏体不锈钢S31254钢进行焊接性分析,制定了该钢种的焊接工艺参数及焊接过程中出现问题的预防措施,为焊接同类钢材提供了借鉴。