热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

变形量和加热温度对2205双相不锈钢冲击韧性的影响

分析了20 t电弧炉和炉外精炼(EAF+AOD+LF)相结合的冶炼工艺制备的2205双相不锈钢(/%:0.03C,1.00Si,2.00Mn,0.03P,0.02S,21.00~23.00Cr,4.50~6.50Ni,2.50~3.50Mo,0.08~0.20N)不同热加工加热温度和变形量对其冲击韧性的影响。试验结果表明,在相同加热温度(950、1 050、1 120℃),相同保温时间下(1.5 h),随着变形量的增大(25%、50%、75%),试验钢的晶粒得到较为充分的破碎,但是,过大的变形量造成两相分布不均匀(奥氏体和铁素体),钢中奥氏体含量逐渐降低,其冲击韧性呈现出先增加后减小的趋势;在相同变形量(25%、50%、75%),相同保温时间下(1.5 h),随着加热温度的升高(950、1 050、1 120℃),试验钢的晶粒明显粗化,奥氏体含量降低(57.32%→43.07%),由于奥氏体含量在50%左右时的冲击韧性最佳,其冲击韧性也表现出先增加后减小的规律。当加热温度为1 050℃,保温时间为1.5 h,变形量50%时试验钢的冲击韧性最佳,其室温、-10、-46℃的冲击功分别为299、132、85 J。

热效应所致析出相对2205双相不锈钢耐蚀性的影响

研究不同热效应下2205双相不锈钢的析出相类型和特点,通过测试固溶态和不同热效应下2205双相钢的动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及动电位扫描后试样表面形貌的观察,研究析出相对其耐腐蚀性能的影响。结果表明:固溶态材料的耐腐蚀性能及再钝化性能最好;而在850℃时效后,由于χ和σ相析出含量增多,在过电位下会由点蚀转变为选择性腐蚀,导致材料的耐腐蚀性能下降最严重;900℃时效后,2205双相不锈钢中的析出相含量降低,其耐腐蚀性能的下降有所缓解。

稀土元素对2205双相不锈钢500℃离子渗氮动力学的影响

对2205双相不锈钢在NH3中500℃有无稀土等离子体渗氮动力学(8,16,24 h)进行了对比研究.含稀土(La)渗氮8 h时,有效硬化层(78.3μm)、化合物层(58.3μm)、扩散层(20.0μm)增厚率都是最高的,分别为33.8%,17.8%,122.2%.试样渗氮24 h后,表面硬度最高为1866.7 HV_(0.025),渗氮层最高硬度为1782 HV_(0.025),是芯部硬度(365 HV_(0.025))的4.9倍.稀土等离子体渗氮后,γ′-Fe_(4)N衍射峰变高,峰值变强,稀土的加入减少了ε-Fe_(2-3)N相的析出.相较于无稀土等离子体渗氮,加入稀土后的扩散系数K提高了22.8%,达到了1.51×10^(-13) m^(2)·s^(-1).

2205双相不锈钢焊接接头在模拟海水中的腐蚀行为

利用X射线衍射仪(XRD)及背散射电子衍射(EBSD)分析了2205双相不锈钢焊接接头不同区域的物相及微观组织;采用电化学测试和X射线光电子能谱仪(XPS),探究了该焊接接头不同区域在模拟海上柔直平台冷却系统中的腐蚀行为。结果表明,焊接接头热影响区(HAZ)的动电位极化曲线中的钝化电流密度均小于母材和焊缝位置,HAZ阻抗弧半径最大且开路电位最高,HAZ的耐蚀性最好;XPS结果显示在该环境中2205双相不锈钢钝化膜以金属氢氧化物与氧化物为主。

焊接热输入量和保护气体成分对S32205双相不锈钢低温冲击韧性的影响

采用等离子弧焊(PAW)+钨极惰性气体保护焊(GTAW)对2205双相不锈钢进行焊接,研究了在GTAW焊接过程中,热输入量和保护气体这两个要素对材料焊接部位低温冲击韧性的影响,并通过金相和SEM等对微观组织结构进行分析研究。结果表明,采用GTAW焊接时,热输入量会影响晶粒组织中铁素体/奥氏体相比例和奥氏体形态,当热输入量为1.76 kJ/cm时,焊接部位的低温冲击性能(-46℃)最佳;在保护气体中添加N_(2),会影响奥氏体和铁素体比例以及氮化物(CrN/Cr_(2)N)析出相在铁素体中的析出数量,并且导致微气孔形成,当N_(2)添加量为1%左右时,焊接部位的低温冲击性能最佳。

2205双相不锈钢疲劳损伤声发射研究

2205双相不锈钢以其强度高、耐腐蚀、耐高温等优点成为桥梁结构的新兴材料,但其在疲劳荷载下的损伤问题对整体结构安全性能影响很大。为了明确2205双相不锈钢材料在疲劳荷载下的损伤发展情况,本文对3组相同矩形截面试件进行了三种不同应力比的拉伸疲劳损伤试验,同时进行声发射信号采集,通过声发射经历图分析探讨了声发射振铃计数及能量与试件裂缝发展程度的关系,并且采用裕度指标对试验过程进行了评估。结果表明,随着应力比的增大,声发射特征参数的循环周次有了一定的增长,且试件损伤进程放缓;同时裕度评价指标的变化范围逐渐减小,说明该指标可以较好地表征试件的疲劳损伤发展情况。基于试验和分析结果建立声发射累计振铃计数-疲劳裂纹长度的疲劳损伤模型,通过该模型得出的计算裂纹与实际裂纹发展趋势较为吻合。故本文研究成果可为2205双相不锈钢材料疲劳损伤检测和评估提供依据。

SAF2205双相不锈钢多层多道焊接头的组织及性能

采用TIG/PAW复合焊接对SAF2205双相不锈钢进行多层多道焊接,并进行固溶处理,利用OM、SEM、EBSD等设备,通过电化学腐蚀、拉伸、冲击等试验研究焊缝组织演变与综合性能的关系.结果表明:TIG填丝盖面焊接处的焊缝铁素体含量为70.5%,由于添加焊丝的原因,焊缝奥氏体晶粒最大为177μm^(2),大于母材142μm^(2);PAW焊缝铁素体含量为65.4%,因为焊接顺序的不同,后续焊接对焊缝有加热作用,导致铁素体含量最少;在TIG焊缝中,热输入较大,导致铁素体晶粒粗化最大为8147μm^(2),大于母材264μm^(2),导致奥氏体形核位置减少,奥氏体仅为3.96%.在1050℃固溶处理60 min后焊缝两相接近1∶1,并且奥氏体趋于均匀化,随固溶时间的延长耐腐蚀性增强.焊态焊缝抗拉强度大于846 MPa,拉伸断裂均在母材.焊缝冲击吸收能量为144 J,小于母材(156 J),焊缝表现为复合断裂.

2205双相不锈钢单相的制备及其在氢氟酸溶液中的腐蚀行为

在2 mol·L^(-1)H_(2)SO_(4)+0.5 mol·L^(-1)HCl溶液中,通过恒电位极化方法,以2205双相不锈钢为测试材料,制备了奥氏体和铁素体两个单相。通过动电位极化和电化学阻抗方法,考查了铁素体单相和奥氏体单相在5%(体积分数)HF酸溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:2205双相不锈钢,铁素体相比奥氏体相表现出更高的自腐蚀电位,腐蚀趋势更小;同时表现出更低的维钝电流密度和更宽的钝化电位区间,2205双相不锈钢中的铁素体表现出比奥氏体更好的抗腐蚀性能,这主要是因为铁素体表面形成的钝化膜更为稳定,从而表现出更好的抗腐蚀性能。

基于小冲孔试验的2205双相不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

在含有H^(+)的混合海水溶液中采用小冲孔应力腐蚀试验方法对2205双相不锈钢焊接接头不同区域的应力腐蚀开裂敏感性进行了研究。基于小冲孔试验的载荷-位移曲线建立了应力腐蚀开裂敏感性系数计算方法,并依托小冲孔试样毫微取样的优势对比了母材区、热影响区和焊缝区应力腐蚀敏感性的差异。从宏观断口与微观断口两方面分析了断裂机理。结果表明:焊缝区的应力腐蚀开裂敏感性均高于母材区和热影响区,焊缝区在海洋环境中更易发生应力腐蚀开裂。小冲孔应力腐蚀试验方法是一种评价焊接接头不同区域应力腐蚀开裂现象的有效方法。

固溶处理对不同环境介质中2205双相不锈钢摩擦磨损行为的影响

对2205双相不锈钢施加不同的固溶温度进行热处理,研究其在不同环境介质中的摩擦磨损性能。通过对磨损表面的观察,分析了不同环境介质与固溶温度对2205双相不锈钢磨损机制、磨损体积与摩擦系数的影响。研究结果表明,在干摩擦条件下,磨损机制包括黏着、磨粒和疲劳磨损,磨损体积与固溶温度呈正相关,即随着固溶温度的升高,磨损体积也增加。最大磨损体积出现在1120℃,而最小磨损体积出现在1000℃,表明了最轻的表面损伤和最佳的耐磨性。在3.5%NaCl溶液和去离子水中实现最小磨损体积的最佳固溶温度分别是1000℃和1160℃。在去离子水中,磨损机制包括黏着、轻微磨粒和疲劳磨损。在NaCl溶液中,主要的磨损机制是黏着磨损和腐蚀磨损,并伴随轻微的磨粒磨损和疲劳磨损。

固溶处理对2205双相不锈钢组织和冲击韧性的影响

本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、冲击试验机等方法,研究了2205双相不锈钢热轧板在1000~1100℃固溶处理的组织特征和冲击韧性变化。结果表明:在1000℃~1100℃温度区间,白色岛状的奥氏体分布在黑色铁素体基体上。随固溶温度升高,铁素体含量逐渐增加。-40℃~20℃冲击试验结果表明,随固溶温度升高,冲击韧性逐渐提高,固溶温度为1100℃时4个温度下的冲击功都大于100J,SEM冲击断口形貌呈现出明显的韧性断裂特征。

退火温度对2205双相不锈钢氢脆性能的影响

研究了1000℃和1150℃退火5 min状态下2205双相不锈钢的微观组织和氢脆性能。结果表明:随退火温度增加,晶粒尺寸增加,铁素体含量增加,氢脆敏感性也随之增加。充氢导致2205双相不锈钢屈服强度升高、抗拉强度降低,同时断口出现脆性区域,该区域的厚度随退火温度增加而增加。受氢影响脆性区域的断裂模式为解理断裂加准解理断裂的混合断裂模式,退火温度会对该区域的断裂模式产生影响。

基于响应曲面法优化2205双相不锈钢层等离子弧熔覆工艺

采用等离子弧熔覆技术在Q345钢表面制备2205双相不锈钢层,采用响应曲面法研究了熔覆速度(3~7 mm·s^(-1))、熔覆电流(83~117 A)和送丝速度(43~77 mm·s^(-1))及其交互作用对熔覆层稀释率与宽高比的影响,得到优化的等离子弧熔覆工艺。结果表明:为获得稀释率低的熔覆层,需采用小熔覆电流和高送丝速度,为获得宽高比大的熔覆层,需采用大熔覆电流和低送丝速度,熔覆速度对稀释率和宽高比的影响均小;预测得到优化工艺参数为熔覆电流99 A、熔覆速度6 mm·s^(-1)、送丝速度50 mm·s^(-1),熔覆层的稀释率和宽高比分别为14.8%和4.36,与试验值的相对误差分别为2.9%和2.3%,说明采用响应曲面法建立的二次数学模型可靠。优化工艺下制备的熔覆层成型较好。

2205双相不锈钢高N焊材焊接接头耐蚀性能分析

选用高N焊材焊接2205双相不锈钢,分析焊接接头在6%,10%,17%不同浓度不同温度的FeCl_(3)溶液中的腐蚀情况。结果表明:焊缝试样和母材试样表面都发生了不同程度的腐蚀,随着FeCl_(3)溶液浓度的升高,无论是焊缝还是母材其腐蚀速率都随之增加,50℃下的腐蚀速率要高于20℃下的腐蚀速率。在6%和10%浓度的腐蚀介质中,母材表面的蚀孔数量明显多于焊缝。在17%的腐蚀介质中,腐蚀程度明显比浓度为6%和10%的要深。17%浓度下焊缝表面产生腐蚀的部位要比母材的多,通过选用高N焊材,获得组织合理的焊接接头,焊缝的耐腐蚀性能满足标准要求且和母材接近。

2205双相不锈钢在旋转压力过滤机中的应用

文章针对PTA氧化单元物料特性,选用2205双相不锈钢作为CTA旋转压力过滤机的主体材料,通过2205双相不锈钢材料的特性、焊接接头热处理以及残余应力测试研究,对2205双相不锈钢在旋转压力过滤机中应用可靠性进行分析,确保旋转压力过滤机安全稳定运行。

2205双相不锈钢锻件失效分析

2205双相不锈钢锻件在锻造过程中发生断裂。采用金相显微镜、电子探针能谱仪等设备对2205双相不锈钢锻件进行了失效试验分析。结果表明出现大量脆性的σ相是2205双相不锈钢锻件产生失效的原因。

2205双相不锈钢在增材制造和热处理过程中组织和力学性能的变化

为了研究激光粉末床熔合(LPBF)过程中双相不锈钢的固态相变和力学性能的变化规律,采用电子背散射衍射(EBSD)、电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子探针层析技术(APT)和力学性能测试等方法对材料性能进行了表征。结果显示,采用LPBF技术制备的双相不锈钢(DSS)组织多为铁素体,柱状铁素体晶粒沿BD方向生长,具有很强的织构,相比于常规制造DSS屈服强度和极限抗拉强度得到了较大程度的提升,但延性下降。对采用LPBF技术加工的2205双相不锈钢进行1000℃退火处理后,组织可恢复到相平衡状态,塑性得到明显提高,-110℃时表现出优良的冲击韧性。此外,LPBF试样具有较高的强度和较低的塑性,这主要是因为铁素体组织中的N过饱和度更高,形成的Cr2N颗粒较多,因而位错密度较大,热处理后,细小的奥氏体晶粒弥散分布在铁素体基体中,在塑性变形时形成孪晶并导致位错塞积,从而抑制铁素体发生塑性变形,使材料具备较大的塑性变形容限。

2205双相不锈钢与30CrMnSi焊接工艺研究

针对异种钢2205双相不锈钢与液压油缸常用材质30CrMnSi,从试验材料、异种钢焊接性、焊接工艺等方面进行探讨,分析焊接接头性能,确定合适的多层多道焊及单层单道焊焊接工艺,为2205双相不锈钢在液压支架上的应用提供了经验。

电解硝酸在测定2205双相不锈钢中α-相面积含量的应用

对2205双相不锈钢进行电解体积比50%硝酸腐蚀实验,研究电解体积比50%硝酸腐蚀液对2205双相不锈钢α-相面积测定的适用性。试验分析发现,电解体积比50%硝酸与电解氢氧化钾(氢氧化钠)得到的图片均能清晰的显示α相及奥氏体相;使用德国卡尔蔡司金相显微镜分别对不同电解腐蚀液得到的图片进行α-相面积含量测定,测量结果相同,说明电解体积比50%硝酸可用于2205双相不锈钢中α-相面积含量的测定。