SUS304奥氏体不锈钢TIG焊电弧增材制造工艺优化

为探索SUS304奥氏体不锈钢TIG焊电弧增材制造的最佳工艺窗口,采用不同沉积工艺参数对SUS304不锈钢进行单道多层墙体成形试验,试验通过改变电弧移动速度、送丝速度和层间冷却时间,研究其对墙体平均宽度和高度的影响,并考察墙体的金相显微组织和力学性能。结果表明,当热输入保持不变时,电弧移动速度和送丝速度相匹配,才能保证沉积过程的稳定;在保持热输入不变的情况下,随着电弧行走速度的增加,沉积层平均宽度从10.54 mm减小到7.5 mm,平均高度从6.75 mm减小到4.16 mm;随着送丝速度的增加,沉积层的平均宽度和高度均增加,其高度增加大约1 mm;随着层间冷却时间的增加,沉积层平均宽度明显增加,从层间冷却时间为2 min的10.54 mm增加到5 min的11.6 mm,高度变化不大,均在6.5 mm左右;沉积墙体的显微组织出现明显的方向性,主要由大量奥氏体和少量铁素体组成;相比于SUS304母材而言,x和z方向的抗拉强度均有所下降,约为母材的82.5%,且x方向的断后伸长率大于z方向。

地铁用SUS301L奥氏体不锈钢激光焊接头残余应力研究

对地铁用SUS301L奥氏体不锈钢激光焊和熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接接头的残余应力进行了X射线衍射测试分析。测试结果表明:激光焊和MAG焊接头均存在较大值的残余拉应力,残余应力分布趋势相同。激光焊接头残余应力峰值低于MAG焊接头残余应力峰值,这是由于激光焊热输入量较小,对母材热影响较小,母材塑性压缩效应低造成的。

探究热处理工艺对SUS301不锈钢硬度的影响

研究了热处理工艺保温的温度和时间对奥氏体不锈钢SUS301试样硬度的影响。探究试样在不同保温温度、相同保温时间下和在相同保温温度、不同的保温时间两种条件下,热处理后水冷试样硬度的变化,发现热处理温度在500℃之前,SUS301不锈钢由于在冷却过程中产生残余应力硬度会略微增加;500℃之后奥氏体不锈钢由于固溶作用,应力得以释放,硬度显著下降;热处理温度相同,增加热处理时间,SUS301不锈钢的硬度略微下降。

SUS301L不锈钢电阻点焊工艺研究

研究了SUS301L不锈钢电阻点焊的工艺。结果表明:选用中等偏硬一些的焊接规范,可以获得较理想的点焊接头,接头的外观、平滑度及熔核尺寸和力学性能满足了相关标准的要求;待焊表面涂抹专用密封胶后,可形成结合线伸入缺陷,但对接头组织和力学性能影响不大。

SUS304奥氏体不锈钢的摩擦变形层研究

研究了SUS 304奥氏体不锈钢与Al2O3陶瓷球以及GCr15轴承钢球对摩的摩擦特性,利用X射线衍射仪、金相显微镜和显微硬度计研究了SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层及其次表层硬度、磨痕表面的马氏体转变与试验条件的关系.结果表明:当载荷大于30 N后,摩擦系数在剧烈波动前存在1个与试验时间或滑动距离相关的孕育期;SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层的显微硬度从次表层至表层呈上升趋势;在相同滑动速度下,随着载荷增加,磨痕表层的显微硬度增大;摩擦诱发了亚稳奥氏体向马氏体转变,且磨痕表层诱发转变的马氏体含量随载荷和滑动速度的增加而降低;在载荷和摩擦剪切应力作用下,由于表层晶粒细化、相变马氏体和高密度位错的综合作用使得其显微硬度增大.

氮对SUS301L不锈钢耐蚀性影响的探讨

采用电化学法、5%硫酸腐蚀试验、65%硝酸晶间腐蚀法和42%沸腾氯化镁法等对不同氮含量的SU301L不锈钢的耐点蚀、均匀腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀性能进行了评价,探讨氮对亚稳定奥氏体不锈钢SUS301L耐蚀性影响的规律。试验结果表明:氮的加入提高了SUS301L不锈钢的耐点蚀性能,当氮含量在0.1%～0.15%内变化时,对材料的耐应力腐蚀能力无显著影响。适量的氮能有效阻碍晶界碳化铬的析出,提高SUS301L钢的耐晶间腐蚀性。当氮含量达到0.15%以上,晶界氮化铬的析出会造成SUS301L钢的耐晶间腐蚀性能的下降。

SUS304亚稳奥氏体不锈钢在耦合摩擦和变形条件下的磨损行为研究

在自制的耦合摩擦和变形的试验机上初步研究了SUS304亚稳奥氏体不锈钢带的磨损变形行为,分析了在耦合摩擦和变形条件下的形变量、磨痕表面的马氏体转变以及磨痕形貌与试验条件的关系。结果表明:研制的试验机实现了SUS304亚稳奥氏体不锈钢带的摩擦和塑性变形的耦合行为;不仅带试样摩擦表面的形貌随正压力增加变化明显,而且其形变量和诱发转变的马氏体量均增大,但马氏体量增加对SUS304奥氏体不锈钢的磨损无明显影响。

SUS301不锈钢生产过程中点状缺陷和裂纹的防范

SUS301不锈钢在冷轧过程中表面经常出现点状缺陷及裂纹。调查发现,该缺陷由晶间腐蚀造成,提高冷轧中间退火温度可以一定程度上消除缺陷,而设计合理的热轧卷取温度是避免产生该缺陷的根本措施。

SUS201奥氏体不锈钢表面低温盐浴硬化处理

为了提高奥氏体不锈钢的表面硬度,在不降低不锈钢耐蚀性的前提下,采用盐浴氮碳共渗技术对SUS 201奥氏体不锈钢表面进行低温硬化处理,对不同处理温度和处理时间下硬化层的组织和性能进行研究。结果表明,处理温度和处理时间对硬化层的组织结构和性能都有很大的影响,只有在正确的工艺条件下,才能获得无氮(碳)化合物析出的硬化层,表面硬度可达1000HV0.025以上,而且还能提高不锈钢表面的耐蚀性能。

SUS301L系列不锈钢在轻量化城轨车辆车体上的应用

在综合分析SUS301L系列不锈钢主要特性的基础上,提出城轨车辆车体的选材思路与原则,并结合城轨车辆的车体结构特点和静强度仿真结果,完成某B型轻量化不锈钢车体中主要零部件在该系列不锈钢材料中的选用。

SUS301L不锈钢TIP-TIG焊接头组织与性能的研究

采用光学电镜、扫描电镜和X射线衍射等测试方法研究了SUS301L不锈钢TIP-TIG焊接头的组织;通过维氏硬度计和电子万能试验机研究接头力学性能。结果表明,SUS301L不锈钢TIP-TIG焊接头组织为δ残存、(γ+δ)共晶和γΠ,其中δ-铁素体呈蠕虫状、侧板条状或骨骼状形态分布;熔合区δ-铁素体呈蠕虫状分布于γ-奥氏体晶界;接头中热影响区粗晶区为软化区,平均硬度值为HV185。接头断裂位于热影响区粗晶区,断裂形式为韧性断裂,断口呈韧窝形貌。

列车车体SUS301L-HT不锈钢动态力学性能及其对结构吸能特性的影响

对SUS301L-HT不锈钢材料分别进行了准静态拉伸试验和动态冲击拉伸试验,以获得不同应变率下的材料本构关系。为准确地描述SUS301L-HT不锈钢材料的动态力学性能,采用了列表插值法,并通过对比有限元对标和试验数据来验证该方法的可靠性。以典型薄壁吸能结构为载体,采用2种材料参数,对比分析了SUS301L-HT不锈钢材料的动态力学性能对结构吸能特性的影响。研究结果表明:SUS301L-HT不锈钢具有明显的应变率强化效应,随着应变率的增大,材料的塑性硬化能力降低,表现出明显的温度软化效应;列表插值法相比动态本构模型能更好地描述SUS301L-HT不锈钢的动态力学性能,且采用列表插值法得到的结果与试验结果、有限元结果均有良好的一致性;列车碰撞的应变率属于中低应变率范围,对于SUS301L-HT不锈钢制成的车体吸能结构,考虑应变率效应的结构的实际吸能量要比不考虑应变率效应的相同结构的吸能量高,但初始峰值力相对较大。

基于功热转换机理修正SUS301L-MT不锈钢J-C本构模型

在常温下对SUS301L-MT不锈钢进行了应变速率为0.0005 s^(-1)的准静态和0.1~500 s^(-1)的动态拉伸试验,基于经典J-C模型拟合得到其应力-应变曲线,通过最大拟合优度和匹配优度确定应变速率敏感系数,对经典J-C本构模型的模拟准确性进行分析;引入动态放大模量确定马氏体相变强化和绝热温升软化的临界应变,对J-C模型进行修正,并对修正模型的拟合结果进行了验证。结果表明:经典J-C本构模型无法准确描述试验钢在高应变速率塑性变形时的马氏体相变强化效应和绝热温升软化效应;修正后的J-C本构模型可准确描述应变速率在0.0005~500 s^(-1)时试验钢的力学行为,其匹配优度高达0.985,表明该模型合理有效。

SUS301L不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的熔滴过渡及接头组织性能研究

使用激光-脉冲MAG复合焊对SUS301L奥氏体不锈钢平板进行了对接焊试验,研究其焊接过程中电弧形态、熔滴过渡,以及其与脉冲电流、电压的对应关系,并分析了焊后接头的组织与力学性能。结果表明:激光-脉冲MAG复合焊的电弧形态及熔滴过渡稳定,呈一脉一滴平稳过渡。焊缝中心主要为细小的柱状奥氏体晶粒和少量的δ铁素体组织。焊缝中心的硬度最低,母材硬度最高,越接近母材硬度越大。接头的平均抗拉强度为736 MPa,达到母材的76%;所有弯曲试样压弯180°后,表面未出现裂纹。SUS301L奥氏体不锈钢激光-脉冲MAG复合焊接的接头质量较好。

低/高温对暖通用SUS301L不锈钢离子渗氮层结构与耐磨性能的影响

为了提高暖通用SUS301L不锈钢表面的综合性能,在低温(500℃)和高温(900℃)2种温度下对其表面实施渗氮形成离子渗氮层,通过试验测试的方式分析了离子渗氮层的微观组织与耐磨特性。结果表明:500℃渗氮处理后基体表面形成了约7μm的离子渗氮层和平直分布的白亮组织,组织中只溶入了很低比例的氮;900℃进行渗氮处理后基体表面形成了23μm厚的离子渗氮层,该离子渗氮层的XRD谱中形成了CrN与N的衍射峰。经过500℃与900℃渗氮后试样都发生了硬度的大幅提升,硬度最大的是900℃下制得的离子渗氮层。500℃下制得的离子渗氮层的硬度随着载荷的提高而不断减小。相对于SUS301L不锈钢基体,离子渗氮层的摩擦系数更加稳定,表明离子渗氮层具有更优的摩擦磨损特性。离子渗氮层的磨痕深度与宽度相比基体均明显降低,900℃渗氮后的试样获得了比500℃渗氮后的试样更高的磨损量。

SUS301L不锈钢激光焊接头疲劳损伤行为研究

研究SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳性能,并获得相应的S-N曲线及条件疲劳极限,通过宏观断裂形貌和疲劳断口分析,探讨SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头的疲劳断裂模式与损伤行为。结果表明:SUSS301L不锈钢激光焊搭接接头失效概率为1.0%和0.1%的疲劳极限最大力分别为2.22、2.08 kN;通过有限元模拟分析得出,板材加载端的焊缝连接处是应力集中强烈部位,疲劳裂纹从该区域萌生并扩展;根据加载疲劳应力的大小,焊接接头在最终的断裂模式出现低应力疲劳断裂与高应力疲劳断裂两种模式,低应力疲劳断裂典型特征为"穿板断裂",而高应力疲劳断裂表现为"穿板+穿缝"特征。

焊接工艺对SUS301L不锈钢残余应力的影响

基于二维探测器的X射线衍射法,研究MIG焊、激光焊和激光-MIG复合焊的SUS301L-MT不锈钢接头的残余应力分布。结果表明:3种焊接工艺所得接头的残余应力分布趋势均呈"M"形;焊缝及热影响区内为拉应力,母材区域为压应力,应力峰值均出现在热影响区内;MIG焊接头具有最高的纵向残余应力(631 MPa)和横向残余应力(400 MPa),激光焊和激光-MIG复合焊接头的残余应力值基本相同,纵向和横向分别约为490 MPa和360 MPa。

轨道车辆用SUS301L-MT不锈钢等离子-MAG复合焊接头的力学性能研究

分别采用等离子-MAG复合焊方法和普通MAG焊方法,均选用ER308LSi焊丝,对轨道车辆用SUS301L-MT不锈钢板进行了焊接试验,并对这两种接头进行了拉伸、弯曲和疲劳试验。结果表明：与普通MAG焊方法相比,等离子-MAG复合焊接头的屈服强度有所提高,而抗拉强度和伸长率略有降低,所有拉伸试样均破断在强度较低的焊缝区。经正弯与背弯试验,这两种焊接接头均无裂纹出现;等离子-MAG复合焊接头在指定寿命N_f=2×10~6周次时疲劳强度为317.2 MPa,相对于普通MAG焊接头的疲劳强度（268.9 MPa）,其疲劳强度提高近18%。

地铁车顶用SUS301L不锈钢激光焊接工艺参量优化

为了研究地铁车顶SUS301L不锈钢叠焊工艺中对熔宽熔深的技术需求,运用数值模拟技术分析了各项焊接工艺参量对熔宽熔深的显著影响,采用正交实验法则对工艺参量进行了优化设计,取得了激光焊接SUS301L不锈钢薄板的工艺参量。结果表明,SUS301L不锈钢薄板激光焊接在激光焊接功率为1050W、焊接速率为36mm/s、离焦量为1mm、保护气体流量为25L/min时,熔宽和下板熔深分别为1216.4μm和407.4μm;在最优工艺参量条件下,焊缝表面呈银白色,连续且完整,焊缝区为等轴晶与柱状晶,焊缝平均拉剪强度为2559.96kN;仿真结果与试验结果具有较好的一致性,表明所建立仿真模型的正确性。该研究为后期工艺数据库的搭建提供了参考。

SUS 301L不锈钢冷金属过渡焊搭接接头焊接工艺、微观组织及力学性能

随着我国轨道交通行业的飞速发展,车体减重对于节省能源有着重大意义。利用CMT冷金属过渡焊接技术对4—0.8 mm SUS301L-MT不锈钢搭接接头进行工艺研究,获取最优工艺参数;同时,观察焊接接头的宏观形貌、微观组织,测量其力学性能及变形。结果表明,在最优工艺参数下,焊缝成形美观,无明显缺陷,焊缝区组织主要为奥氏体柱状晶和枝晶状铁素体;焊接接头最大拉伸剪切力达到22 234.42 N,硬度测试最小值均出现在焊缝区;此外,焊后试板呈现波浪变形,最大Z方向变形量出现在试板边缘。