基于有限元与热处理的304不锈钢热轧卷退火工艺研究方法

通过对304不锈钢退火工艺进行研究,总结出一种对退火工艺进行综合判定的方法。首先,进行不同温度、不同时间的热处理实验,退火试样通过硬度、晶粒度、抗拉强度对退火工艺做出初步判定。其次,运用有限元模拟热处理过程,结合退火初步判定,综合确定试样的有效退火时间。最后,针对现场产线的实际退火过程,运用有限元模拟评价工艺改进前与改进后的有效退火时间,并结合产线产出304不锈钢抗拉强度的变化说明此研究方法的有效性。

铁素体不锈钢焊接热影响区的组织与冲击韧性研究

分别采用SMAW和MIG焊方法焊接SUS444铁素体不锈钢,对比了焊接HAZ的金相组织、冲击韧性,并对断口进行了SEM形貌和能谱分析。结果表明,虽然使用小直径焊条和小焊接参数,但SMAW焊接HAZ的晶粒仍发生明显长大,其5 mm厚冲击试样的室温冲击功在10 J以下。MIG焊接采用了高速自动焊接,热输入更小,焊接HAZ晶粒未发生明显长大,其5 mm厚冲击试样的室温冲击功达到40 J以上,0℃冲击功达到10 J以上。

硼对奥氏体不锈钢高温氧化性能的作用机理

采用氧化增重法研究了B对0Cr25Ni20B钢的高温抗氧化性能的影响,通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射等方法分析了0Cr25Ni20B钢高温氧化膜的形貌、组成结构及元素分布等,揭示了B对其高温氧化性能的作用机理。结果表明,在高温氧化过程中,加入0.4%的B可以促使耐热钢板材表面形成致密的氧化物薄膜,形成的硼酸盐(Fe_(3)BO_(6))能够抑制氧化行为的深入发展,对材料的抗高温氧化性能有增益作用。

超级双相不锈钢焊接接头组织与冲击性能研究

S32750超级双相不锈钢具有优良的耐蚀性能和力学强度,被广泛应用于恶劣的腐蚀环境中。其焊接热输入一般推荐在1.5 kJ/mm以下,但未说明原因。本文对S32750超级双相不锈钢开展不同焊接热输入的焊接试验,观察焊接热影响区的金相组织与金属间析出相,分析冲击断口,讨论焊接热影响区冲击性能与组织的关系。结果表明,S32750焊接热影响区的冲击性能在焊接热输入大于1.5 kJ/mm后显著下降,但在焊接热影响区组织中并未发现金属间析出相,其冲击韧性的下降是由于焊接热影响区中铁素体晶粒的粗化及焊接热影响区的宽化所致。

冷却速率对60Cr13马氏体不锈钢微观组织影响规律

采用激光共聚焦显微镜对60Cr13马氏体不锈钢进行冷却速率为5~60℃/min的凝固试验,并使用金相显微镜对二次枝晶间距、碳化物析出形态进行观察,采用图像处理软件对共晶莱氏体的面积比进行测量。结果表明,与Thermo-Calc计算的热力学平衡状态不同,凝固过程中并未发现液相中析出铁素体相及随后铁素体相与液相形成奥氏体相的包晶反应,而是直接从液相析出奥氏体相,在奥氏体逐渐长大的同时排出富溶质液相,在凝固未期,富溶质液相发生共晶转变,形成莱氏体;二次枝晶间距与冷却速率存在y=402x^(-0.58)关系。另外,随冷却速率的提高,共晶莱氏体的尺寸逐渐减小,数量逐渐增加,整体面积占比逐渐减小。

超级奥氏体不锈钢偏析行为及元素再分配规律

通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)等方法,研究了超级奥氏体不锈钢Cr20Ni24Mo6N钢凝固过程中的偏析行为,采用Thermo-Calc方法揭示了各相的析出规律,基于残余偏析指数理论公式计算分析了合金元素的扩散规律,研究了均匀化参数对合金元素再分配的影响规律。结果表明:Cr20Ni24Mo6N钢铸锭存在严重的Mo元素偏析,主要析出相为σ相,残余偏析指数随加热温度的升高和保温时间的延长而减小,元素偏析基本消除的均匀化参数为1250℃/24 h。

中断淬火的温度对淬火-配分低铬铁素体不锈钢组织和性能的影响

将低铬铁素体不锈钢于930℃保温3 min奥氏体化,然后在不同温度的盐浴中淬火至20、150、200、225、250、275和300℃,再于500℃保温1 min配分处理,水冷至室温,以研究中断淬火的温度对钢的组织和力学性能的影响。结果表明:经淬火-配分处理后,钢的组织由铁素体、马氏体和少量残留奥氏体组成,马氏体处于铁素体边界,尺寸为数微米至数十微米。中断淬火冷却的温度对钢的显微组织影响不大,但对残留奥氏体含量有一定影响;在200~250℃中断淬火的钢残留奥氏体的体积分数最高,约5%;随着中断淬火冷却温度的升高,钢的抗拉强度从824 MPa降低至780 MPa,后又升高至812 MPa,而断后伸长率从16.5%升高至20.5%,后又下降至17.6%。从改善塑性的角度考虑,低铬铁素体不锈钢淬火-配分处理的最佳中断淬火冷却温度为200~250℃。

铁素体耐热不锈钢0.1C-18Cr-1Al-1Si铸造合金析出相研究

采用相图计算、透射电子显微镜分析等手段,研究了铁素体耐热不锈钢0.1C-18Cr-1Al-1Si铸造合金析出相种类、析出规律和形貌。结果表明:0.1C-18Cr-1Al-1Si在平衡状态下平衡相由铁素体相、α-Cr相、AlN相、M7C3相、M23C6相等组成;随着温度降低,M23C6相中C含量先升高后降低,Fe含量逐渐降低,Cr含量逐渐升高;M23C6相具有复杂面心结构,M7C3晶体结构为正交结构;AlN为密排六方结构,密排面为(0001),密排面的面间距d=0.476 nm。

时效处理对SUS445J2铁素体不锈钢组织及力学性能的影响

采用扫描电子显微镜和透射电镜两种手段并通过拉伸实验,研究了SUS445J2铁素体不锈钢经700~950℃时效后的显微组织和力学性能。结果表明,时效后主要析出了Laves相和(Nb,Ti)C两种析出物;随着时效温度的不同,析出物数量和尺寸发生了不同的变化。随着时效温度的升高,抗拉强度呈现先升高后下降趋势,伸长率则先降低后增加。当时效温度为800℃时,因沉淀强化使得抗拉硬度达到最大值,伸长率最低。

升温模式对高氮不锈钢粒样中氮元素测定的影响

粒状样品是炉前实验室测定氮含量的常用样品形态,但用于测定高氮不锈钢过程中经常出现鼓泡状熔体现象,严重影响氮含量分析准确性。实验对氧氮分析仪测定粒状高氮不锈钢样品中氮含量的影响因素进行了探讨,分析了影响样品脉冲熔融状况和高含量氮元素测定结果准确性的相关因素,认为待分析样品形态、样品中气体元素总量和成分特殊性是主要的内在影响因素,而脉冲熔融升温速度的快慢是外在影响因素。在原因分析的基础上,对脉冲炉升温程序进行试验,提出了适用于高氮不锈钢粒状样品中氮含量测定的阶梯升温模式:用时25s,脉冲炉功率由1452W升至2176W,然后快速升温,5s内功率由2176W升至4500W。将确定的阶梯升温模式用于耐热不锈钢、双相不锈钢及高强度无磁不锈钢中氮含量的测定,与常规方法的屑状样品测定结果比较,差值小于国家标准方法的重复性限r。

时效处理对05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢力学性能及组织的影响

试验研究了1040℃固溶的马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb在480~620 ℃时效5 h的组织,强度和硬度。结果表明,随时效温度升高,马氏体基体逐渐分解,碳化物析出而降低;在时效处理过程中,随时效温度升高,富Cu相最初以球形析出,逐渐发展成椭圆形及杆状,尺寸增大,与基体共格界面消失,强化效果减弱;05Cr17Ni4Cu4Nb钢经1 040℃固溶,480℃5 h时效后,其HRC硬度值44.3,满足钢材HRC硬度值43的要求。

新型易切削不锈钢TBPS中MnS夹杂相对热塑性的试验研究

试验易切削不锈钢TBPS（/%：0.02C,0.75Si,1.50Mn,0.008 P,0.21S,19.70Cr,1.10Mo,0.11Pb,0.008Te）由真空感应炉＋电渣重熔（ΦP350 mm,500 kg锭）冶炼,用Gleeble3800热模拟机试验研究900~1200℃、变形量10%~70%时电渣锭中MnS夹杂的相对热塑性。结果表明,在900~1100℃时,随着变形量的增加,MnS夹杂的相对变形指数γ变小;在1200℃,变形量对MnS央杂相对变形指数γ影响较小;且随着变形温度升高,MnS夹杂的相对变形指数γ减小,特别在1200℃,相对变形指数γ显著减小;为降低MnS延展变形以获得较好的易切削性能,TBPS宜采用高的温度和大的道次变形量进行热变形。

一种圆珠笔用易切削不锈钢组织及性能分析

通过复合添加易切削元素硫(S)、铅(Pb)和碲(Te),开发了一种适合圆珠笔加工的易切削不锈钢,对组织和性能同进口材料SF20T进行了对比分析。结果表明:钢中易切削相为Mn S、Pb及其与Te形成的复合夹杂物,显微组织和力学性能与进口同类产品相似。经实际测试,该钢具有良好的切削加工性和书写使用性,可望替代国外同类产品。

时效温度对SUS444超纯铁素体不锈钢冲击韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针研究了时效温度对SUS444超纯铁素体不锈钢的显微组织及冲击韧性的影响。结果表明:SUS444不锈钢经850℃时效处理10 min后,室温冲击吸收能量从4.4 J提高至55 J,韧脆转变温度从20℃以上降低至-5℃。电子探针分析表明TiN相时效处理后转变为TiN、NbC和贫Nb相的三层复合结构,提高了其与基体界面的结合强度,导致实验钢冲击韧性的大幅提高。

高强经济型不锈钢焊接热影响区的组织转变行为

对TSZ410高强经济型不锈钢进行焊接,使用显微硬度计并结合相图判断其焊接热影响区的组织。测量该钢在加热冷却过程中的热应变曲线,分析焊接热影响区组织的相变过程。分别使用不同峰值温度和冷却速度参数,对TSZ410高强经济型不锈钢进行焊接热模拟试验,并讨论了焊接热循环过程对热影响区组织的晶粒尺寸、相比例的影响。基于以上讨论,提出了细化TSZ410高强经济型不锈钢焊接热影响区晶粒尺寸的方法,即通过调整合金成分来提高全高温铁素体(δ)化温度,使HAZ在焊接高温时仍有奥氏体存在,阻碍高温铁素体(δ)的相互吞并,从而限制HAZ晶粒长大,达到细化HAZ晶粒的目的。

TiN夹杂物对超纯铁素体不锈钢点蚀的影响

通过电化学试验和浸泡试验,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)表征了超纯铁素体不锈钢的点蚀坑尺寸、TiN夹杂物的微观结构以及TiN与基体的电势差和高度差,分析了TiN对试样点蚀发生和扩展的作用机理。结果表明:试样的腐蚀电位和点蚀电位分别为94 mV和353 mV,点蚀坑的平均宽度和深度分别为203.6μm和114.74μm, TiN夹杂物以单个或团簇的形式存在;TiN比基体的电势高65 mV,点蚀优先在TiN与基体界面处发生,基体成为阳极发生微电偶腐蚀;由"孔内活化-孔外钝化"腐蚀电池引起的自催化过程加速了点蚀的扩展。

盐酸浓度对双相不锈钢酸洗的影响

采用电化学方法、失重法和扫描电镜分析了盐酸浓度对2205双相不锈钢化学酸洗的影响。结果表明,盐酸可以明显提高双相钢的酸洗速率,随着盐酸浓度的提高,贫铬层和基体的酸洗电位下降;但当盐酸浓度过高时,表面会残留氧化皮并发生局部腐蚀。

一种新型硫-铅-碲复合易切削不锈钢热塑性研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了一种新型硫-铅-碲复合易切削不锈钢热塑性,并对变形前后试样进行了光镜和电镜观察。结果表明,钢基体中存在大量Mn S、Pb及其Mn S-Pb-Te共同形成的复合夹杂物。温度对材料的热塑性产生重要影响,在大于900℃、小于1200℃区间断面收缩率大于60%,具有好的热塑性。φ350电渣锭从钢锭表面至心部,热塑性差异不大,但呈逐渐递减趋势,且与夹杂物大小和间距存在密切关系。

固溶处理对双相不锈钢S32003组织的影响

通过金相、扫描电镜、透射电镜观察和X射线能谱仪分析,研究了900~1 250℃固溶处理对S32003双相不锈钢组织的影响。结果表明,900℃固溶处理时,钢中有氮化物析出,固溶温度≥950℃时,氮化物全部溶解;随着固溶温度升高,α相含量增加,γ相含量下降。最佳固溶处理温度在1040℃;随着固溶温度的提高,α相和γ相的晶粒尺寸在逐渐增大,1 100℃以上晶粒明显长大。

奥氏体不锈钢塑性变形行为及冲压成型性研究

采用单向拉伸试验和冲压成型试验对奥氏体不锈钢304L进行研究,利用电子显微镜观察拉伸后的微观组织,分析它的塑性变形以及冲压成型行为。结果表明:304L具有较高屈服强度和断后伸长率,通过拟合计算得到,应变硬化系数为160.77 MPa,应变硬化指数为0.45;拉伸过程中,304L的主要转变机制为γ→α,其断裂模式为脆性断裂及韧性断裂的混合断裂模式;通过冲压成型试验,获得304L的平均塑性应变比r为0.977,应变硬化指数n值为0.32,杯突值(IE)为12.78 mm。