铁素体-奥氏体2209不锈钢仿真模拟与孔型修正

为了更好地分析与解决铁素体-奥氏体双相不锈钢在轧制加工过程中产生的缺陷,通过拟合铁素体-奥氏体双相不锈钢应力-应变曲线、准确确定双相不锈钢参数、有限元仿真是研究环节中的重要部分。使用Gleeble-3800热模拟机在变形温度为950~1150℃,应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铁素体-奥氏体2209不锈钢进行热压缩实验,获得应力-应变曲线,建立Arrhenius本构方程。将建立好的本构方程和利用JMatPro得到的材料参数均导入到Deform-3D软件中进行仿真实验。对比有限元仿真结果与实际轧制实验结果,仿真的结果与实际轧制效果很切合,并发现在第3、4道次和第9道次中出现了未充满与充满状况。导致在轧制2209双相不锈钢时,出现了裂纹等缺陷。将第3、4道次和第9道次的孔型参数进行修正,再次进行仿真实验发现,轧制仿真结果明显得到了改善。

电弧增材制造2209双相不锈钢热处理工艺的优化

对2209双相不锈钢进行热处理工艺试验,研究固溶温度、固溶时间、回火温度、回火时间等工艺因素对2209双相不锈钢力学性能和耐腐蚀性能的影响,优化热处理工艺;并对优化热处理工艺条件下试样的微观组织进行分析,探讨材料性能改善的机理。结果表明:各因素对2209双相不锈钢力学和耐腐蚀性能影响大小的顺序为固溶时间、固溶温度、回火温度、回火时间,随固溶温度和固溶时间的增加,双相不锈钢的自腐蚀电流密度降低,耐腐蚀性能逐渐提升;电弧增材制造2209双相不锈钢的最优热处理工艺为1 000℃×0.5 h固溶和400℃×2 h回火,优化工艺下材料的力学和耐腐蚀性能均得到提升,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为568 MPa,747 MPa,58.53%,0.21 V和6.056 4×10^(-6)A·cm^(-2),满足船用螺旋桨性能指标要求;热处理会增加2209双相不锈钢组织中合金元素在奥氏体中的固溶度,促使合金元素比较充分地融入奥氏体,固溶强化效应得到增强。

2209双相不锈钢本构模型及热加工参数优化

目的优化2209双相不锈钢热加工区间,提升其高温变形稳定性。方法在Gleeble-3800热模拟机上开展压缩实验,分析不同温度(950~1150℃)和应变速率(0.01~10 s^(-1))下的应力-应变曲线特征,构建基于Arrhenius的双曲正弦本构模型,综合分析热加工图和变形微观组织演变特征。结果流变应力随变形温度的降低和应变速率的增大而增大;在失稳条件下(950℃/0.01 s^(-1)),奥氏体相所受应变能较小,只有一部分奥氏体晶粒发生了变形;温度升高(1100℃/0.01 s^(-1))后,奥氏体相仍为等轴状晶粒,铁素体相承担塑性变形,此时表现为明显的应变分布不均匀现象;随着应变速率升高到稳定条件(1100℃/1 s^(-1)),奥氏体相承受了更大的塑性变形,且在压缩方向应力的作用下呈现条带状分布,同时发生了γ→δ的转变,这有利于提高钢的热塑性。结论获得了2209双相不锈钢最佳加工区域(1070~1130℃、1~7 s^(-1)),该区域功率耗散系数较大且变化梯度较小,材料热加工性能稳定。

敏化处理对2209双相不锈钢堆焊层点蚀行为的影响

在850℃下,对2209双相不锈钢堆焊试样进行不同时间(15 min,30 min,1 h,2 h)的敏化处理.通过浸泡试验和交流阻抗试验研究了敏化时间对2209双相不锈钢堆焊层耐点蚀性能的影响.结果表明,对于不同时间敏化处理的试样,点蚀均起源于铁素体相;点蚀速率与敏化时间相关,敏化处理时间小于30 min时,堆焊层的点蚀失重不明显,当敏化时间大于30 min时,点蚀失重量明显上升.阻抗谱结果显示容抗弧曲率半径随着敏化时间的增加呈不断减小的趋势,说明钝化膜的稳定性下降,耐点蚀性能下降,与浸泡试验的结果吻合.

S32101经济型双相不锈钢焊接工艺研究

介绍S32101经济型双相不锈钢的力学性能、化学成分、耐腐蚀性、焊接性等相关特性。对S32101双相钢采用GTAW和SAW焊接方法进行焊接试验,填充金属采用2209型焊材,焊后进行无损检测,按照ASME IX标准进行拉伸、弯曲、冲击试验;并针对双相钢材料的特性,进行铁素体、硬度、宏观、显微组织、腐蚀等试验。试验结果证明焊接接头的质量良好,并具有优良的力学性能,满足标准及工程规范的要求。

基于修正Johnson-Cook本构模型的2209双相不锈钢高温流变行为

利用Gleeble-3800热模拟实验机,对2209双相不锈钢进行了单向热压缩实验,应变速率为0.01~10 s^(-1),变形温度为950~1150℃。研究了2209双相不锈钢的高温流变行为,分析了应变速率和变形温度对双相不锈钢两相关系的影响,并对2209双相不锈钢在宽应变速率和宽变形温度下的Johnson-Cook本构模型进行了修正。结果表明:变形温度与应变速率对2209双相不锈钢的流动应力有显著影响,修正后的Johnson-Cook本构模型能较为精确地预测其高温流变行为,预测值与实验值的相关度为0.99817,平均相对误差为4.026%。

焊材2209中有害金属间相测量影响因素探讨

双相不锈钢有害金属间相的检测标准ASTM A923-2014《奥氏体/铁素体双相不锈钢有害金属间相检测的标准试验方法》中C法未明确规定对于焊接材料的取样位置及尺寸。通过对取样方法、制样方式、距熔合线不同位置成分梯度规律及受不同焊道热影响测量因素的探讨,采用光学显微镜(OM)、火花放电原子发射光谱仪、X-射线能量色谱(EDS)等分析手段,探讨上述因素对2209焊丝自动TIG焊熔敷金属有害金属间相的影响。结果表明,N元素数值和铁素体含量是影响有害金属间相的重要因素,使用6.5μm以上砂纸且采用酒精湿磨后,在单道焊道内且距熔合线7 mm以上位置取样,能够公正客观地评价双相钢焊材2209中有害金属间相。

2209和2507双相不锈钢堆焊层组织结构及耐蚀性对比

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等,对2209和2507双相不锈钢FCAW堆焊层焊态、退火态的组织结构和耐蚀性进行对比研究。结果表明:两种堆焊层焊态时均主要由铁素体α和魏氏体状奥氏体γ组成,在α晶内及α/γ界面处存在少量细条状的二次奥氏体γ_2,在α/γ、α/α界面处还存在极少量的点状σ相;两种堆焊层经690℃×8 h退火后,σ相和γ_2均明显增多。两种堆焊层焊态的耐蚀性均合格,且2507型堆焊层的耐蚀性优于2209型堆焊层;而两种堆焊层退火态的耐蚀性均急剧下降、严重不合格,这主要是由于退火过程中堆焊层内析出大量σ相和γ_2所致。