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。

Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

为探讨超高强度不锈钢的应力腐蚀开裂行为,采用Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢为研究对象,利用OM、XRD、TEM等测试手段,结合腐蚀疲劳试验,研究了Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,试验钢在3.5%NaCl溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀开裂机理为氢致开裂和阳极溶解的混合机制。Nb微合金化提高了钢的腐蚀疲劳性能,钢中添加0.11%的Nb后,钢的腐蚀疲劳强度由440 MPa提高至495 MPa,其主要原因是,Nb微合金化可以细化钢的晶粒尺寸,促进钢中不可逆氢陷阱NbC的析出,增加了钢中原奥氏体晶界总量、小角晶界所占比例、Σ3晶界数量、奥氏体体积分数等。

探索强韧化机理,创新超高强度高韧性不锈钢

评述了超高强度钢和高强度不锈钢的基本理论、成分设计、超纯净熔炼和工程应用技术发展状况、在航空、航天及其他高科技领域中的应用和重要地位、发展目标、强韧化机理和成分探索研究现状及存在问题。借助透射电子显微镜高分辨和电子选区衍射等方法,揭示了超细马氏体板条、超细共格沉淀强化相Laves相、M2C及逆转变奥氏体等强 韧化机理。用VIM+VAR双真空超纯洁熔炼、超均匀加工及控制相变热处理等技术,获得2种低碳超高强度高韧性不锈钢,其力学性能分别达到抗拉强度1915MPa和1862MPa,断裂韧度119MPa·m1/2和120MPa·m1/2。

探索新强韧化机制 开拓超高强度钢新领域

论述了超细化马氏体板条 ,共格沉淀新强化相 (Laves相 ) ,M2 C碳化物和残余—逆转变奥氏体向马氏体相变诱发塑性等强韧化机理 ,用超纯洁熔炼、超均匀化及控制相变等工艺 ,获得一种低碳 - 1 4Cr - 1 2Co -5Mo -Me新型超高强度、高塑性。

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。

真空冶金材料研究的部分新进展

首先分析了材料研究与发展中呈现出的新特点和新趋势 ,着重介绍了中国科学院金属研究所相关课题组近年来在超高强度马氏体时效钢、新型医用无镍奥氏体不锈钢、缓释药物冠动脉支架、抗菌不锈钢。

超高强度钢的研究进展

针对超高强度钢存在的高强度低韧性、低应力腐蚀性能等问题,综述了这类钢的性能特点、强韧化探索和制约因素,并提出细化纳米相析出技术、超高强度不锈钢、洁净钢技术、材料计算科学和特种定制材料等是超高强度钢发展的重要方向。

超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢热变形行为研究

在Gleeble．1500型热模拟机上对超高强Cr-Co-Mo-Ni—W不锈钢进行了等温等应变速率的热压缩试验，试验条件为900℃≤T≤1150℃、0．01s-1≤ε≤10s-1。根据试验所采集的数据，绘制了高温下应力-应变关系曲线；并观察了变形后试样的显微组织；通过计算建立了材料热变形本构方程。结果表明：材料的流动应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大；动态回复和动态再结晶分别在材料变形的不同阶段起主导作用；超高强Cr-Co—Mo-Ni-W不锈钢的再结晶温度在1100～1150℃，其热变形激活能值为318．5kJ／mol。

新型超高强度-高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢的组织和力学性能初探

在分析现有宇航用高强度马氏体沉淀硬化不锈钢和高合金超高强度钢的基础上 ,研制出一种新型超高强度 高韧性马氏体沉淀硬化不锈钢 ,其抗拉强度σb≥ 180 0MPa ,δ5≥ 15% ,KⅠC≥ 10 0MPam1/2 。

150MPa超高强水泥基材料的研究

采用常规原材料和工业废渣 ,普通成型工艺 ,通过正交设计试验研究 ,配制出了抗压强度为 1 5 0 MPa的超高强水泥基材料 ,并给出了优选配比。超高强水泥基材料强度试验的极差和方差分析表明 :水胶比为影响超高强水泥基材料强度的最显著因素 ,硅灰和不锈钢纤维渣的掺量以及胶砂比也有十分显著的影响。

超高强度不锈钢厚板多道TIG焊温度场和应力场数值模拟

文中基于SYSWELD软件平台,对厚度15 mm的Ferriun S53超高强度不锈钢厚板进行了TIG多道焊接模拟仿真。建立了Ferriun S53钢的材料属性数据库,采用SYSWELD软件,以双椭球热源模型为热量分布形式,计算了自由装卡条件下焊接温度场、相分布、应力场及焊接引起的变形。结果表明,所得到的温度场变化规律符合实际性,焊缝区发生部分马氏体转变,残余应力主要存在于焊缝及附近熔合区,变形趋势与实际情况符合一致。

00Cr11Ni11MoTi超高强不锈钢粗大晶粒遗传特性

研究了00Cr11Ni11MoTi钢1150℃轧后原始粗大晶粒在780～900℃固溶处理的遗传特征。结果表明,该钢存在一个奥氏体重新形核、不再遗传粗大晶粒的临界温度(Ac),00Cr11Ni11MoTi钢Ac在870～900℃,远高于A_f相变点,在A_f～Ac加热均发生原始粗大晶粒遗传。As(630℃)～A_f(730℃)两相区预处理可使奥氏体重新形核的临界温度(Ac)降低,但在Ac温度以上这种预处理没有明显的晶粒细化作用。

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。

飞机起落架用超高强度不锈钢的研究及应用进展

本文结合飞机起落架的设计理念,梳理了飞机起落架用超高强度钢及高强不锈钢的应用及发展历程,重点阐述了典型超高强度不锈钢的成分、组织和力学性能以及强韧化机理。建议通过材料热力学动力学计算创新设计新的超高强度不锈钢钢种;提出新型超高强度不锈钢的组织设计,将更关注多类型或高密度的共格析出强化以及高力学稳定性残余奥氏体的强韧化作用机制;最后指出采用最新的一些加工工艺技术,如等温多向锻造工艺技术,可显著提高超高强度不锈钢的综合力学性能。

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。

热处理工艺对S53高强度不锈钢组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射仪(XRD)、洛氏硬度仪、拉伸试验机和冲击试验机等研究了热处理工艺对S53高强度不锈钢组织和力学性能的影响,并采用Thermo-Calc和FactSage等计算软件对实验钢进行了热、动力学计算。结果表明:随固溶温度的升高,实验钢晶粒长大的同时伴随着析出相的回溶,奥氏体相稳定性提升,残留奥氏体含量增加。在1080~1100℃固溶时析出相基本完全回溶,此时组织均匀性较好,实验钢达到了强韧性的良好匹配。实验钢经1100℃固溶处理1 h及双时效处理后的力学性能最佳,其抗拉强度达到2 GPa以上,伸长率接近11%,冲击吸收能量达到20 J以上,同时洛氏硬度达到了56 HRC。在固溶处理的温度范围内,随固溶温度的升高,各元素的扩散系数显著提高,析出相加速回溶;在时效处理的温度范围内,碳的扩散系数显著高于其余合金元素,相较于奥氏体相(FCC),各合金元素在铁素体相(BCC)中的扩散速度较高。

超高强不锈钢表面激光熔覆层的组织与性能研究

采用激光熔覆技术在超高强不锈钢1Cr15Ni4Mo3N表面制备了熔覆层,借助光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机、显微硬度计和扫描电镜等对熔覆层的显微组织和力学性能进行了评价。结果表明:所制备的熔覆层无明显冶金缺陷,熔覆层与基体呈良好的冶金结合,主要由表层粗晶区、亚表层细晶区、马氏体和奥氏体双相过渡区及热影响区组成。熔覆层的显微硬度变化趋势与截面的组织分布相一致。熔覆层的抗拉强度达到基体的98%,屈服强度较基体提高约2%,伸长率及冲击韧性分别较基体降低约41%和10%,断裂方式均为韧性断裂。熔覆层可用于1Cr15Ni4Mo3N钢构件的损伤修复与再制造。

高强度不锈钢中超低硫的不确定度评定

根据实际情况及文献应用不确定度评定的理论和方法,对高强度不锈钢中超低硫的不确定度产生的原因进行分析和评定,建立不确定度评定体系和模型,确定分析结果的置信区间。本次测量高强度不锈钢中硫量测定的置信区间为:0.000 495±0.000 080。经过计算,标准物质硫的质量分数、高强度不锈钢试样的测量重复性、标准物质校准仪器的变动性以及空白值测量对不确定度的贡献大。在实际测量过程中,选用赋值准确度高的标准物质、利用标准物质校准仪器的过程、应用足够低并稳定空白值以及正确操作对准确分析高强度不锈钢中硫量至关重要。

高强不锈钢筋UHPC梁受弯性能试验研究

本次试验设计了6根超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)梁,4根配置双相体不锈钢筋、1根配置奥氏体不锈钢筋、1根配置普通钢筋作为对照组,通过三分点加载的方式对梁进行受弯试验。通过钢筋直径、钢筋种类、截面尺寸等参数的变化来研究高强不锈钢筋UHPC梁的承载力的变化。通过试验发现,UHPC梁在配置双相体不锈钢筋时比配置普通钢筋时在承载力上有所提升。配置奥氏体不锈钢筋的梁比配置双相体不锈钢筋的梁在承载力方面也有一定程度提升。随着配筋率增加可减缓裂缝的发展速度,根据平截面假定、UHPC与不锈钢筋的应力-应变关系式提出了不锈钢筋UHPC梁受弯承载力表达式,可以较好地反映梁受弯性能。引入了最大裂缝宽度修正系数,经修正的最大裂缝宽度计算式可较准确地计算不锈钢筋UHPC梁的最大裂缝宽度。

YG1600超高强度不锈钢断裂韧性分析及工艺改进

采用双真空工艺冶炼+锻造成材工艺生产的φ300 mm YG1600超高强度不锈钢,在力学性能检测时发现断裂韧性指标偏低,对断裂韧性指标偏低试样的显微组织进行了金相显微镜及扫描电镜分析,结果表明:沿着断裂韧性试样开裂方向平面存在显微裂纹,裂纹沿着马氏体板条边界开裂且马氏体板条长度在20~80μm之间呈不均匀的分布是导致棒材断裂韧性偏低的原因,在进行了系列工艺分析及工艺模拟后,对原生产工艺进行了调整,真空自耗的熔炼速度由4.85~5.2 kg/min降低到3.8~4.15 kg/min,锻造的末火次加热温度由1100~1130℃降低到1060~1100℃,锻造的末火次锻比由2.25~2.77增加到3.36~4,通过上述调整使YG1600超高强度钢断裂韧性提高了30~40 MPa·m^(1/2)。