双辊薄带连铸不锈钢铸带组织特征研究

采用酸浸实验、常规金相实验和能谱分析实验等方法,研究了304不锈钢快速凝固铸带的低倍组织、夹杂、枝晶形貌和奥氏体晶粒及表面裂纹情况,测量了铸带的凝固速度及奥氏体晶粒度.实验表明:试样没有明显的疏松和偏析,但存在分层现象;铸带中夹杂很少而且很小;铸带的奥氏体晶粒度都约在8级以下;铸带组织中细长柱状晶区的二次枝晶间距为8～11μm,短粗柱状晶区的二次枝晶间距为11～16.8μm.相对应的凝固速度分别为7.1×103K/s和2.4×103K/s;成分的变化可能是产生裂纹的原因之一.     

微量 Sc 对高强铝合金铸态组织性能的影响

目的研究Sc对某7系铝合金铸态组织性能以及对合金主要元素分布情况的影响。方法在某7系铝合金中添加微量Sc,采用金相显微镜、硬度测试等实验方法,研究了合金铸态组织与性能;通过SEM和EDS分析了合金主要元素分布情况。结果添加0.2%的Sc的合金,晶粒尺寸从106μm细化到41μm;Sc的添加使硬度得到了一定程度的改善,增大了Cu元素的枝晶偏析,而对合金基体中Zn和Mg等合金元素枝晶偏析影响不大。结论添加微量Sc,可以得到细小、圆整、均匀的铸态组织,合金主要元素的分布也得到改善。     

AlCoCrCuFeNi高熵合金激光加工组织及性能研究

目的 针对液压支架立柱表面处理提出了新一代“激光包覆焊”新思路,着重探讨高熵合金AlCoCrCuFeNi作为薄带材料的可行性。方法 采用真空熔炼的方法制备高熵合金AlCoCrCuFeNi的铸锭,用光纤激光器对AlCoCrCuFeNi高熵合金进行单道焊接和连续多道表面重熔。通过金相显微镜观察重熔层的表面形貌、X射线衍射仪进行物相分析、显微硬度计测定硬度,并进行摩擦磨损试验和腐蚀试验来研究重熔层的耐磨性和耐蚀性。结果 高熵合金AlCoCrCuFeNi铸态母材组织为等轴树枝晶,Cu在枝晶间区严重偏析,焊后晶粒更加细化,偏析现象也得到缓解,硬度上升了29.9%,铸态母材与焊缝的物相均为单一的FCC相;经激光重熔后,高熵合金AlCoCrCuFeNi形成了等轴、细小、均匀、致密的晶粒组织,激光重熔层最大硬度为HV669,重熔层摩擦因数和摩擦磨损量均小于铸态母材,激光重熔层和铸态母材均在氯化钠溶液中耐蚀性较强,在盐酸溶液中的耐蚀性较差。结论 高熵合金AlCoCrCuFeNi经激光重熔后,焊后晶粒更加细化,偏析现象也得到缓解,晶粒尺寸在5~8 μm左右。作为薄带的备选材料,高熵合金AlCoCrCuFeNi满足耐磨性高、耐蚀性高（激光重熔后略低于铸态母材）、可焊性好的3个基本要求。     

冷却过程对AZ61镁合金凝固组织的影响

将AZ61镁合金液态凝固过程分为高温熔体和凝固两个阶段,研究各阶段冷却速率对铸态组织的影响,不同冷速下铸态合金枝晶间距的变化及其对显微硬度的影响。结果表明:在高温熔体阶段随着冷却速率从0.65℃/s增加到15.9℃/s,枝晶组织不断细化且尺寸更均匀,一次枝晶间距从230μm逐渐减小到80μm,二次枝晶间距从12.8μm逐渐减小到9.2μm;凝固阶段在7.8℃/s至23.0℃/s不同冷却速率下,一次枝晶间距从105μm逐渐减小到73μm,二次枝晶间距从10.6μm逐渐减小到8.8μm。两个阶段显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势。相对于凝固阶段,高温熔体阶段的冷却速率变化对铸态凝固组织的影响更显著。     

AlCoCrNiSi_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD,SEM,EDS分析和显微硬度测试,系统研究了Si含量对AlCoCrNiSix高熵合金铸态组织的相结构变化、微观组织形貌特征和力学性能。结果表明:随Si含量的增加,合金相结构由单一的bcc1固溶体结构逐步转化为bcc1+bcc2结构共存,其中bcc1为AlNi基的固溶体,bcc2为CrSi固溶体。随Si含量的增加,合金的铸态组织由枝晶形态向胞状形态转变。微观组织中Al,Ni主要存在于枝晶内,Si则偏析于枝晶间。Si具有显著提高合金硬度的作用,硬度最大值达到HV991。     

电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究

研究了传统电渣重熔工艺(ESR)和电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)所得到的M2高速钢铸态显微组织。结果表明:采用ESR工艺得到铸态组织边部为树枝晶且部分出现了三次枝晶,心部为粗大的等轴晶,晶粒之间有网状碳化物,铸锭的偏析较为严重,经深腐蚀凝固组织基体与碳化物过渡区较为疏松、粗糙,部分基体内部出现了细小的裂纹。而采用ESR-CDS工艺得到铸态组织边部和心部都以较为细小的树枝晶为主,组织中存在比较多的"不连续的复合规则型"的碳化物,组织较为均匀,经深腐蚀,碳化物与基体过渡区圆滑。     

大尺寸Al-Cu-Mg-Mn合金铸锭均匀化工艺研究

本工作通过金相、DSC、SEM等手段研究了均匀化工艺对大尺寸Al-Cu-Mg合金扁锭的组织演变和力学性能的影响。研究结果表明,铸态合金中枝晶偏析从芯部区域到边部区域越来越严重,晶界分布大量的块状A_2Cu相和Al_2CuMg相。采用接近低熔点共晶融化温度进行均匀化退火后,选择合适的均匀化时间使得合金中的枝晶偏析基本消除,晶内成分分布较为均匀。经500℃/36 h均匀化后,残留第二相含量为0.88%,经过轧制变形后的薄板T42态的抗拉强度达到480 MPa,屈服强度达到327 MPa,延伸率为19%.     

CrMoVNbFe_x高熵合金微观组织结构与力学性能

通过XRD,SEM,EDS分析和显微硬度测试,研究了Fe含量对CrMoVNbFe_x高熵合金铸态组织的相结构变化、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随Fe含量的增加,合金相结构由单一的bcc结构固溶体逐步转化为bcc和σ两相结构。合金的铸态组织为典型树枝晶,Mo主要分布在枝晶内,Fe和Cr主要分布在枝晶间,随Fe含量的增加,Nb在枝晶间的含量增加。随Fe含量的增加,合金的组织显著细化,而且显著提高合金的硬度,最高硬度达到HV950。     

Zr元素对AlFeCrCoCuZr_x高熵合金组织及腐蚀性能的影响

对铸态AlFeCrCoCuZr_x(x=0,0.5,1)多组元高熵合金的微观组织、硬度及其在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能进行了研究。研究表明:合金微观组织为典型的树枝晶结构,随着Zr元素的加入,枝晶由单一的BCC相转变为由两相组成,而枝晶间由富Cu的FCC相组成并保持不变。合金硬度随Zr元素的增加而提高,AlFeCrCoCuZr合金的硬度达到698HV。合金在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能均优于304L不锈钢,但随着Zr含量的增加,合金的耐蚀性降低。     

深过冷Cu-30Ni合金单向凝固组织的力学性能

研究了过冷0～210K的Cu－30Ni（原子百分数）合金的组织演化规律．在105～155K的过冷范围内实现了自由生长枝晶的单向凝固，获得了单向凝固的单晶组织.深过冷熔体的微观净化和单向快速凝固，有效地去除了合金中的微细夹杂物，减少了宏观偏析和校晶偏析，显著改善了材料的均匀性，在拉应力作用下材料从沿晶断裂转变为穿晶断裂与常规铸态组织相比，其延伸率、极限抗拉强度和0．2％屈服强度分别提高到原组织的25倍、3倍和1．3倍     

1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面等离子堆焊司太立熔覆层的组织及性能

为提高1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢的耐水蚀性能,采用等离子堆焊方法在其表面制备司太立熔覆层。研究了涂层的显微组织和显微硬度分布,分析了涂层的抗微粒冲蚀性能和耐水蚀性能。结果表明:司太立熔覆层与基体材料冶金结合良好,熔覆层组织细小、分布均匀,基体为枝晶状Co-Cr固溶体,枝晶间较均匀地分布着黑色碳化物,主要为M7C3和少量WC颗粒;司太立熔覆层的平均显微硬度(382.38 HV4.9 N)约为基材平均硬度(195.29HV4.9 N)的1.96倍,最高硬度值达到了421.00 HV4.9 N;堆焊第2层的硬度明显高于第1层的;司太立熔覆层合金的抗微粒冲蚀性能优于基材,其水蚀速度比基材小,在基材1Cr12Ni2W1Mo1V上堆焊司太立合金能有效提高其耐水蚀性能。     

球墨铸铁表面电弧增材制造Fe‒Cr合金结合区组织和性能

目的 在球墨铸铁基体上电弧增材制造Fe-Cr合金,研究结合区组织和性能,以期获得具有良好冶金结合、满足冲裁模具性能要求的双金属构件。方法 采用GMAW工艺增材制造,用金相显微镜和扫描电子显微镜表征结合区的显微组织,并分析其形成机制。结果 Fe-Cr合金与球墨铸铁结合区无明显裂纹和气孔,其凝固组织为柱状晶和等轴晶,冷却后转变为马氏体和残余奥氏体,但其分布不均匀,在界面处有一富奥氏体层。结合区内球墨铸铁受热影响发生奥氏体化和部分熔化,熔化发生在临近结合界面的石墨球周围,其冷却后形成一层马氏体和一层莱氏体的双层壳型组织结构,未熔化部位的组织为马氏体和铁素体,珠光体球墨铸铁比铁素体球墨铸铁形成的马氏体多。结合区内硬度分布不均匀,球墨铸铁的硬度从基材到结合界面逐渐升高,最高达630HV,Fe-Cr合金平均硬度为510HV。结论 电弧增材制造Fe-Cr合金与球墨铸铁基体冶金结合良好,Fe-Cr合金组织为马氏体和残余奥氏体,有较高的硬度,能满足冲裁模具的性能要求。     

奥氏体不锈钢自攻螺钉的研制

由 0Cr1 8Ni9奥氏体不锈钢制造的自攻螺钉 ,具有好的耐蚀性能 ,大约 80 0MPa的高强度 ,高的表面硬度 (HV0 .34 50 )和芯部硬度 (HV0 .33 80 )。该螺钉能攻入碳钢、不锈钢等合金 ,可广泛用于船舶、石油化工、家电、食品、医药等领域     

Solidification cracking in austenitic stainless steel welds

Solidification cracking is a significant problem during the welding of austenitic stainless steels, particularly in fully austenitic and stabilized compositions. Hot cracking in stainless steel welds is caused by low-melting eutectics containing impurities such as S, P and alloy elements such as Ti, Nb. The WRC-92 diagram can be used as a general guide to maintain a desirable solidification mode during welding. Nitrogen has complex effects on weld-metal microstructure and cracking. In stabilized stainless steels, Ti and Nb react with S, N and C to form low-melting eutectics. Nitrogen picked up during welding significantly enhances cracking, which is reduced by minimizing the ratio of Ti or Nb to that of C and N present. The metallurgical propensity to solidification cracking is determined by elemental segregation, which manifests itself as a brittleness temperature range or BTR, that can be determined using the varestraint test. Total crack length (TCL), used extensively in hot cracking assessment, exhibits greater variability due to extraneous factors as compared to BTR. In austenitic stainless steels, segregation plays an overwhelming role in determining cracking susceptibility.     

Fabrication of high chromium cast iron/low carbon steel composite material by cast and hot rolling process

A sandwich-structured composite blank containing a high chromium cast iron (HCCI) and low carbon steel (LCS) claddings was successfully fabricated by casting and hot rolling, and then a series of quenching and tempering treatments were employed. The evolution of microstructures and microhardness of as-cast, hot-rolled and heat-treated specimens were investigated. The microstructures of hot-rolled HCCI are refined and significant variations of carbides are observed. A perfect metallurgical bonding between HCCI and LCS is revealed by the continuous distributions of alloy elements. The microhardness of hot-rolled HCCI after quenching and tempering is found to be close to that of as-cast one. The hardness of HCCI can reach up to HV 750 or above after oil quenching. The hardness of HCCI reduced to HV 600–750 after tempering due to the tempering of martensite.     

铸钢轧辊表面电火花沉积WC-15Co涂层特性研究

采用新型电火花沉积设备,把WC-15Co电极材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备WC-15Co沉积涂层,研究其微观组织及耐磨性能.结果表明:沉积层主要由Fe3W3C, Co3W3C, Fe和 Fe2C等相组成;沉积层与基体冶金结合, 沉积层中Fe3W3C, Co3W3C和 Fe2C等硬质相弥散分布在基体Fe上,部分区域硬质相...     

不锈钢激光点焊接头组织和力学性能研究

目的 改善SUS301L–HT不锈钢激光点焊焊接性能。方法 以2 mm SUS301L–HT不锈钢为母材进行激光点焊试验,并分析焊接接头的金相组织、硬度、拉伸性能以及断口形貌等。结果 焊点表面无损坏、压痕均匀、无较大焊接变形,表面无飞溅、母材颜色无明显变化。焊核区的微观组织主要是柱状晶,柱状晶依附于未熔化母材晶粒向焊核中心生长。母材硬度最高,约为309HV;焊核中心附近区域硬度适中,约为255HV,热影响区硬度最小,不到220HV。点焊接头断裂形式多为纽扣式断裂且发生在热影响区。结论 不锈钢激光点焊整体质量较好,可用于轨道列车车体加工。     

凝固速度对奥氏体不锈钢定向凝固组织及其固液界面稳定性的影响

本文研究了凝固速率对1Cr18Ni9Ti不锈钢定向凝固组织及其固液界面稳定性转变规律的影响.结果表明,在某特一定的温度梯度下,随着凝固速度的增加,定向凝固的固液界面由平面转变为胞状晶,再转变为树枝晶.研究发现,随着凝固速率的增大,定向凝固组织枝晶形貌逐渐细化,枝晶间距减小.     

核电用316L不锈钢粉末增材制造研究现状

增材制造技术是一种无须模具、近净成形的先进制造工艺。不锈钢是一种在核电行业广泛应用的结构材料。实现不锈钢结构件的增材制造将进一步推动增材制造技术的发展,也可为核行业带来革命性改变。以核电用316L不锈钢为例,系统阐述了不锈钢粉末增材制造研究现状,包括粉末制备工艺现状、增材制造成形工艺现状以及成形件的组织性能研究现状。目前,增材制造用316L不锈钢粉末的制备工艺主要为雾化法,粉末的物化性能受制粉工艺参数的影响。在激光粉末床熔融增材制造技术、电子束选区熔化技术和等离子增材制造技术中,尤以激光粉末床熔融增材制造不锈钢的应用最为广泛。增材制造316L不锈钢的组织与性能存在各向异性,但各向异性可通过增材制造的后处理技术消除。目前增材制造最为常用的后处理技术为热处理。与锻造316L不锈钢相比,经热等静压处理的增材制造316L不锈钢的力学性能与辐照性能更优。目前,核用不锈钢的增材制造技术还处于起始阶段,后续应重点关注增材制造的成形机理及成形材料中子辐照性能等内容。     

Cracking behavior and mechanical properties of austenitic stainless steel parts produced by laser metal deposition

The cracking behavior, microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steel parts produced by laser metal deposition (LMD) are presented. The existing criteria for evaluating the solidification cracking sensitivity during welding of stainless steels have been adapted. Apart from the presence of sulfur and phosphorous, the presence of silicon was found to have a detrimental effect on cracking resistance. Cracking was not observed if the total content of sulfur, phosphorous and silicon was kept low enough, even not for stainless steels with austenitic solidification mode. Three-dimensional parts produced using optimal process parameters and feedstock powder composition have been investigated in more detail. The parts have a density of 99.6%. The microstructure consists of fine columnar dendrites, which coarsen as a function of height along the building direction. This is accompanied by a decrease in hardness. The tensile strength and elongation are in general higher than for annealed wrought material. The tensile strengths are higher while the elongation is lower for samples loaded perpendicular to the build-up direction than for those loaded parallel.