钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx组织和性能的影响

研究了钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx(x=1,2,3)显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Cr29Mn12Ni2N0.6Wx不锈钢固溶处理后具有典型的铁素体+奥氏体双相组织,铁素体含量在45%~60%范围内;随着钨含量的增加,合金中σ相的析出倾向增强,铁素体含量增加,合金的耐腐蚀性能降低,屈服强度和抗拉强度升高;经1 050℃固溶处理30 min后,该系列双相不锈钢中不再有σ相析出,其屈服强度大于650 MPa,抗拉强度大于900 MPa,断后伸长率大于30%,作为高强度资源节约型超级双相不锈钢具有潜在应用前景。     

时效处理对4A双相不锈钢σ相析出及性能的影响

对固溶处理后的4A双相不锈钢(DSS4A)进行不同温度(750~900℃)的等温时效处理,利用OM观测各个时效温度下σ相的析出行为,重点观测了σ相在850℃时效不同时间(1h、2h和4h)的析出过程,并通过SEM、EDS和TEM等检测手段对850℃、4h时效处理后的σ相析出形貌进行分析,揭示了σ相的析出特征及形成机理。最后对时效条件下4A双相不锈钢的力学性能和耐蚀性能也进行了相应研究。结果表明:σ相富Cr、Mo而贫Ni,属于四方结构,由高温铁素体分解而成;σ相析出量随时效温度的升高先增加后降低并在850℃时达到峰值,同一温度下时效时间越长,σ相析出越多;σ相使材料硬度提高,但材料抗拉强度、冲击韧性和耐腐蚀性整体呈下降趋势,其中冲击韧性对σ相析出尤为敏感。     

固溶时效对1Cr21Ni5Ti双相不锈钢组织的影响

本工作以1Cr21Ni5Ti双相不锈钢为原材料,对1 000~1 350℃固溶30 min+650~1 000℃时效1~1 440 min后的显微组织及σ析出相进行观测,描述了不同处理条件下的组织特征,绘制出σ相析出TTP曲线图。结果表明:随着固溶温度的升高,铁素体含量增加,奥氏体含量减小,双相不锈钢组织发生再结晶和晶粒长大。铁素体与奥氏体中Cr、Ni元素发生均匀化,各相中的含量差异降低。σ相优先在铁素体与奥氏体相界处形核,随着时效温度的升高和时效时间的延长,σ相长大、粗化并向铁素体基体延伸;时效时间越长,析出相越多;当温度达到750℃,σ相析出速度最快,之后随着温度的升高而降低。σ相析出温度范围为650~850℃,析出鼻尖温度为750℃。     

Mn对22%Cr双相不锈钢700℃时效σ相及韧性的影响

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)结合析出动力学和冲击实验,研究了不同Mn含量(4.3%,6.9%,9.7%,质量分数,下同)对22%Cr节镍型双相不锈钢700℃时效析出相形成和韧性的影响。结果表明:随Mn含量由4.3%增加至9.7%,时效76h,析出形貌分别为铁素体/奥氏体(δ/γ)界面细小σ相颗粒析出和铁素体晶内σ相/二次奥氏体(γ_2)共析组织。Mn含量增加使Avrami指数n减小,反应常数B增大,Mn元素参与并促进σ相析出,σ相开始析出和完全析出时间均提前,开始析出与完全析出的时间间隔增大,析出速率降低。时效过程中δ相分解量低于1%(体积分数,下同)对冲击韧度影响不大,δ相分解量由1%增至5%会显著降低冲击韧度。Mn含量增加在时效前期对冲击韧度有利,时效中期则会促使δ相分解量更早超过1%,导致冲击韧度快速下降。     

UNS31803双相不锈钢手工电弧焊接接头的组织与性能

采用手工电弧焊(SMAW)对UNS31803双相不锈钢进行焊接,通过金相检验、力学性能试验、硬度测试、耐蚀性能试验等方法对UNS31803双相不锈钢手工电弧焊接接头的显微组织和性能进行了分析。结果表明:采用适当的焊接工艺参数进行焊接,所得到的焊缝显微组织为铁素体+奥氏体,无σ相析出;焊接接头具有优良的力学性能;焊缝和热影响区的铁素体含量均在35%～65%(体积分数)的合理范围内;在22℃的6%(质量分数)FeCl3溶液中,焊接接头的不同区域均具有良好的耐蚀性能。     

含Cu铁素体抗菌不锈钢的抗菌性能

含Cu铁素体抗菌不锈钢在抗菌热处理过程中析出ε-Cu相,具有抗菌功能.抗菌处理的条件影响析出相的数量和形貌,从而影响其抗菌特性.在时效温度较低时,抗菌析出相基本上呈球形,随着时效温度的升高,析出相逐渐变为长条形并与铁素体基体保持某种取向关系.在抗菌不锈钢抗菌过程的前期,抗菌性能表现为对细菌生长和繁殖的抑制,后期表现为对细菌的杀灭.     

凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织的演变及耐蚀性能的影响

为探究凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织与耐蚀性能的影响,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同凝固冷却速率2507超级双相不锈钢的微观组织演变规律,并结合Image-Pro图像分析软件与铁素体分析仪,确定了各不同凝固冷速试样组织中的各相含量,得到了凝固冷却速率对σ相析出的影响规律及σ相的析出机理.再采用动电位极化法与交流阻抗谱法研究了各不同凝固冷却速率2507超级双相不锈钢的耐蚀性能.结果 表明:试样组织中的σ析出相含量随着凝固冷却速率的降低而增加,试样的耐蚀性能随着凝固冷却速度的降低而减弱.     

两种冷却方式下双相钢2205堆焊层性能分析

采用药芯焊丝CO_2气保焊(FCAW)在低碳钢表面堆焊一层双相不锈钢表层,分析了水冷和空冷冷却方式对双相钢堆焊层的力学性能、耐腐蚀性能以及铁素体-奥氏体(α-γ)两相组织的影响。结果表明,水冷和空冷冷却方式对堆焊层的力学性能无显著影响;水冷时堆焊层铁素体含量为45.17%,比空冷更接近两相平衡,其显微组织为块状铁素体和沿晶界或亚晶界分布的针状奥氏体;水冷时堆焊层具有更优异的耐腐蚀性能,平均腐蚀速率为0.488 mm/a。     

焊接工艺对S32205双相不锈钢组织和性能的影响

为确定合理的焊接工艺及焊接材料,使S32205双相不锈钢的焊接接头具有预期的显微组织和相比例,以保证该双相不锈钢的焊接接头具有较强的耐腐蚀性能,分析研究了该材料在不同焊接工艺下产生的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能,以期对实际生产中双相不锈钢的焊接起到指导作用。     

粉末冶金多孔高氮奥氏体不锈钢的制备及性能

采用粉末冶金方法制备了多孔高氮奥氏体不锈钢并研究其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,高温气固渗氮能促进双相不锈钢向奥氏体不锈钢的转变,在其显微组织中出现了细条状和颗粒状CrN相析出物。随着造孔剂含量的提高孔隙率随之提高,而力学性能和耐腐蚀性能降低。与普通的多孔不锈钢相比,这种多孔高氮奥氏体不锈钢的力学性能更加优越,源于N的固溶强化和CrN等析出物的强化机制。随着孔隙率的提高多孔高氮奥氏体不锈钢的腐蚀倾向和腐蚀速率逐渐增大,造孔剂含量(质量分数)为10%的试样具有最佳的耐腐蚀性能。提高烧结温度有利于烧结块体的致密化,使腐蚀速率明显下降。     

马氏体时效不锈钢热处理工艺优化

利用热力学计算软件Thermo-Calc,研究了马氏体时效不锈钢Fe-13Cr-7Ni-4Mo-4Co-2W在不同温度下的基体组织和析出相的变化.通过TEM、SADP法分析研究了马氏体时效不锈钢在固溶处理与时效处理过程中显微组织与析出行为.热力学计算与实验研究结果一致表明,马氏体时效不锈钢高温析出Laves-Fe2Mo相,固溶温度超过1050℃,Laves-Fe2Mo相全部溶解;时效析出R相,其含量在8%左右.根据计算结果优化了相应的热处理工艺,力学性能研究结果表明,用所确定的时效工艺进行热处理后,马氏体时效不锈钢的强韧性最好.     

UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织演变

焊接是双相不锈钢推广应用不可或缺的加工制造环节,但是目前对双相不锈钢多层多道焊接过程中热影响区的微观组织演变行为仍不清晰。以Gleeble3500热模拟试验机为平台,采用热力学方法和先进的组织表征技术,研究了高温铁素体化以及随后的再加热过程对UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织的影响规律。结果表明,热影响区经铁素体化后,铁素体和奥氏体不再以条带状交替存在,而是转变为粗大、等轴状的亚稳态铁素体和不同类型的一次奥氏体(γ₁),并且奥氏体含量显著降低。同时,在铁素体晶粒内、铁素体与铁素体晶粒边界以及铁素体与奥氏体相界处析出大量的Cr₂N。此外,后续焊道的再加热过程以及再加热温度对热影响区的微观组织特征具有显著影响。随着再加热温度从900℃升高至1 200℃,奥氏体含量逐渐增加,但Cr₂N的析出倾向明显降低。二次奥氏体(γ₂)更易于在1 000℃再加热时析出,并且与Cr₂N呈现协助析出行为。     

定向能量沉积增材制造双相不锈钢微观组织与性能研究进展

双相不锈钢由于其优异的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于海洋工程、石油化工等领域。目前与铸造等传统工艺相比，定向能量沉积(DED)在制造形状复杂的大尺寸双相不锈钢结构件上具有材料利用率高、产品交付周期短等优势。然而，DED过程中复杂的热循环容易引起双相不锈钢微观组织的不均匀，导致其力学性能的各向异性和耐腐蚀性能的恶化。本文综述了近年来基于DED技术增材制造的双相不锈钢的研究现状，总结了成型工艺参数、合金成分、热处理工艺等对双相不锈钢结构件微观组织的演变、力学性能及腐蚀性能的影响，最后对该领域未来的重要研究方向进行了分析和展望。     

时效时间对一种新型Al-Cu-Li系合金显微组织和力学性能的影响

研究了时效时间对一种新研制的Al-Cu-Li系合金组织性能的影响。研究发现:在不同时效状态下,该合金析出了δ′,T1,θ′,θ″,σ等第二相,时效过程中析出T1相始终保持稳定的数量和尺寸,θ″相随着时效的进行不断减少并且最终消失。力学性能随着析出相的种类和数量的不同而改变,T1相对合金起到了很好的强化效果,δ′相和θ′相的复合强化有效地改善了合金的力学性能,σ相对该合金的强化作用优于θ′相。     

奥氏体-铁素体双相不锈钢晶间腐蚀试验方法

奥氏体-铁素体双相不锈钢在300～1 000℃范围内会在晶界、相界及其周边区域析出σ相、χ相、R相、碳化物及氮化物等第二相,并导致晶界或析出相周边形成贫铬区,在特定环境下具有一定的晶间腐蚀敏感性,需在试验室进行准确测定。概述了奥氏体-铁素体双相不锈钢的试验室晶间腐蚀试验方法,包括化学浸泡法和电化学方法,并提出了试验中需要注意的问题,为腐蚀测试工作者提供参考。     

Ti,Nb和W复合强化超纯铁索体不锈钢的高温析出行为

为提高汽车尾气排放系统中高温端排气歧管等所用铁素体不锈钢的综合性能,采用真空熔炼制备Ti,Nb和W复合强化的超纯铁素体不锈钢(不含Ni),并利用硬度和力学性能测试、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析研究固溶态材料在550,600℃和700℃的时效硬化规律、拉伸性能以及时效析出行为.600℃时效40h之后材料力学性能达到最佳值,在晶粒内部和晶界区域弥散分布着两种形态的纳米析出相,一种是呈不规则颗粒状的(Ti,Nb)C,另一种是呈长条状的Laves相Fe2(Nb,W);这两种析出相与铁素体基体均存在固定的晶体学取向关系,即[011]Fe∥[011](Ti,Nb)c和(0(-1)1)Fe∥(200)(Ti,Nb)C(晶面偏差约3°)以及[011]Fe∥[0001]Fe2(Nb,w)和(200)Fe∥(01(-1)0)Fe2(Nb,w)(晶面偏差4°～5°).随时效温度提高,析出相的尺寸增大,且析出相由(Ti,Nb)C逐渐转变为Fe2 (Nb,W).     

Ti,Nb和W复合强化超纯铁素体不锈钢的高温析出行为

为提高汽车尾气排放系统中高温端排气歧管等所用铁素体不锈钢的综合性能,采用真空熔炼制备Ti,Nb和W复合强化的超纯铁素体不锈钢(不含Ni),并利用硬度和力学性能测试、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析研究固溶态材料在550,600℃和700℃的时效硬化规律、拉伸性能以及时效析出行为。600℃时效40h之后材料力学性能达到最佳值,在晶粒内部和晶界区域弥散分布着两种形态的纳米析出相,一种是呈不规则颗粒状的(Ti,Nb)C,另一种是呈长条状的Laves相Fe_2(Nb,W);这两种析出相与铁素体基体均存在固定的晶体学取向关系,即[011]Fe∥[011](Ti,Nb)C和(0 11)Fe∥(200)(Ti,Nb)C(晶面偏差约3°)以及[011]Fe∥[0001]Fe2(Nb,W)和(200)Fe∥(01 10)Fe_2(Nb,W)(晶面偏差4°~5°)。随时效温度提高,析出相的尺寸增大,且析出相由(Ti,Nb)C逐渐转变为Fe2(Nb,W)。     

基于S35140钢的超低碳成分设计和力学性能研究

S35140钢是一种基于25Ni-20Cr的奥氏体耐热钢,为了获得高强度,通常会提高碳含量,但碳含量较高不利于高温时效稳定性和长期耐腐蚀性能.本文在S35140钢的基础上,大幅度降低碳含量,并通过调控N和Nb等微合金元素含量,以及加入Ti元素,促使析出新的强化相,弥补减少碳含量所导致的强度降低.同时引入一定量的Al元素,增强S35140钢的高温强度和抗氧化性能.研究表明,加入微量Nb,N,Ti元素的热轧态实验钢析出了氮化物和细小的Laves相,这些析出相具有较强的强化作用,使其拉伸性能不亚于具有较高碳含量的S35140钢;加入4.7％Al(质量分数)元素后,实验钢的基体中出现了铁素体和奥氏体双相组织,同时析出大量B2-NiAl相,使其室温和高温拉伸强度以及室温韧性均高于其它成分的实验钢.     

254SMo超级奥氏体不锈钢时效析出行为及析出相对其力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜,研究了不同时效处理温度对254SMo超级奥氏体不锈钢的析出行为以及析出相对其力学性能的影响.结果表明,254SMo奥氏体不锈钢中的χ相呈颗粒状分布,χ相的析出敏感温度为800℃;σ相呈条状分布,析出的敏感温度为900℃.χ相和σ相均为富Mo和低Ni化合物,σ相中的Mo含量高于χ相.时效温度为900℃时,实验钢中的析出相数量最多,实验钢的抗拉强度最高,为825 MPa;延伸率最低,为31％.结合试样断口分析结果表明,相比χ相,σ相对实验钢塑性的危害更大.     

“相计算”概述——TCP相的预测和控制

Ⅰ.前言TCP 相(Topologically Close-PackedPhases)即拓扑密排相,是镍基、钴基、铁基高温合金以及奥氏体不锈钢中常见的析出相。σ、μ、R,Laves 相等都属此列。一般情况下,它们是一种有害相。早在二次大战期间,人们就发现σ相对铁基奥氏体合金的危害性。到了六十年代初,Woldek 和 Ross 又在 In-100镍基合金中发现:σ相降低了合金的断裂强度和延伸率。不锈钢中如出现σ相还会引起晶界腐蚀,降低材料的耐腐蚀性能。所以长期以来冶金工