敏化处理对不同状态304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响

研究固溶态和冷轧态304奥氏体不锈钢分别在650 ℃敏化2 h和24 h后的氢脆敏感性。结果表明:冷轧态与固溶态相比,因产生了应变诱导马氏体,氢脆敏感性增加;敏化处理会增加固溶态试验钢的氢脆敏感性,敏化时间越长,氢脆敏感性越高;相反,冷轧态试验钢在高温敏化时马氏体部分逆相变成奥氏体,会在一定程度上降低试验钢的氢脆敏感性,敏化时间越长,氢脆敏感性越低。     

两相区退火处理冷轧0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性

对0.1C-5Mn中锰钢冷轧后在650℃进行不同保温时间的两相区逆相变退火处理,利用电化学充氢和慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了其氢脆敏感性。结果表明,冷轧后中锰钢在退火过程中发生奥氏体逆转变,在退火10 min时可获得优异的强度和塑性配合。随着退火时间延长,可扩散H含量及氢脆敏感性增加,特别是氢脆敏感性的增加幅度十分显著。充氢断口起裂区呈现典型的空心韧窝及包含奥氏体(变形后转变为马氏体)晶粒的实心韧窝的混合断裂模式,这种实心韧窝本质上是在应力作用下氢致裂纹沿奥氏体与铁素体的界面萌生与扩展而形成的一种脆性沿晶断裂。氢脆断裂行为主要与退火过程中逆转变奥氏体的含量及其机械稳定性等因素有关。     

电化学充氢对Cr15铁素体不锈钢和304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响

研究了充氢时间、充氢电流密度、晶体结构对不锈钢氢脆敏感性的影响。结果表明:对于铁素体不锈钢,随着充氢时间的延长、电流密度的增大,塑性显著降低,氢脆敏感性大幅度增加;通过SEM观察实验钢断口形貌,断裂类型由韧性断裂转变为脆性断裂。而相同条件下,奥氏体不锈钢氢脆敏感性较低,抗氢脆性能较好。充氢后实验钢表面存在大量H,且氢含量随试样深度逐渐降低,晶界可能作为氢陷阱影响实验钢的氢脆敏感性。     

变形温度对316LN奥氏体不锈钢组织和性能的影响

以316LN奥氏体不锈钢为研究对象,分别在不同温度(室温和液氮)下对其进行轧制变形实验(变形量30%和90%),借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、微力拉伸试验机等对其变形过程中的微观组织演变与力学性能变化规律进行研究。结果表明:两种变形条件下316LN奥氏体不锈钢均可发生形变诱导马氏体转变,且马氏体体积分数随着变形量的增大而增加,同一变形量下深冷轧制态马氏体转变量显著高于室温冷轧态。深冷轧制比室温轧制更有效地加速马氏体转变,可使奥氏体组织完全转化成马氏体的同时将其细化至纳米级别。深冷轧制态下的强度和硬度均高于室温冷轧态,但其伸长率低于室温冷轧态,拉伸断口形貌从典型的韧性断裂向韧性和准解理混合型断裂转变。     

微观组织对2205双相不锈钢氢脆敏感性的影响

采用金相显微镜,氢渗透试验和慢应变速率拉伸试验结合扫描电镜研究了微观组织对2205双相不锈钢氢渗透行为及氢脆敏感性的影响。微观组织分析表明,随着固溶处理温度升高,铁素体含量升高,奥氏体含量降低。氢渗透试验结果显示,随着铁素体含量升高,氢在2205双相不锈钢中的扩散系数增大。结合慢应变速率拉伸试验和断口形貌观察发现,950 ℃固溶处理的2205双相不锈钢的氢脆敏感性较高,呈现脆性断裂;而1050 ℃固溶处理试样中的铁素体和奥氏体含量较均衡,氢脆敏感性较低,呈韧性断裂特征。     

304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体的研究

用X射线衍射(XRD)、磁针法、力学性能和显微分析研究了商用热轧态和冷轧态304奥氏体不锈钢在不同变形方式下应变诱发马氏体的行为。结果表明:304钢热轧态由于存在多量碳化物和组织不均匀性,其奥氏体稳定性低,拉伸应变诱发马氏体量达40%,冷轧(固溶)态组织均匀、奥氏体稳定性高,拉伸应变诱发马氏体量仅9%;304冷轧板材扩孔、杯突成形时其切向和径向的二向拉应力有助于γ→α’转变,诱发马氏体量(30%～35%)多于单向拉应力的拉伸诱发马氏体量(8%～10%)。对于冷轧304不锈钢,在20%以上拉伸工程应变的驱动下才能较明显地诱发马氏体。304明显的强化效果(△σ达320～400 MPa)来自应变硬化和马氏体相变强化两方面:冷轧304钢的强化主要来自应变硬化本身;热轧304钢的强化不光有应变硬化的贡献,还有应变诱发的多量马氏体的重要贡献,而且后者是主要的。     

氢致马氏体对304不锈钢在MgCl2中应力腐蚀的影响

通过电解充氢后除气，即可在304奥氏体不锈钢中引入不同数量的氢致马氏体（ε α′，其中ε占2/3），同时并未明显改变试样的强度和位错密度，氢致马氏体使304不锈钢脆化，塑性损失随马氏体含量升高而升高，在沸腾MgCl2溶液中慢应变速率拉伸实验表明，随氢致马氏体含量升高，应力腐蚀敏感性也升高，但当马氏体总量超过10%之后，应力腐蚀敏感性逐渐趋势地一个稳定值。     

预充氢马氏体时效钢的氢脆性能研究

目的研究预先存在于试样中的氢对材料力学性能的影响。方法对固溶态和三种时效态18Ni马氏体时效钢,采用双电解槽装置测量了其氢扩散系数,用热分析法获得了材料的氢扩散激活能。采用慢应变速率拉伸法评估了在预充氢后镀镉密封试样的力学性能,并由此评估它们的氢脆敏感性。结果固溶态试样的氢扩散系数最大,为1.40×10~(-8)_ cm~2/s;对时效态试样,当时效温度分别为465、490、530℃时,氢扩散系数分别为6.23×10~(-9)、5.52×10~(-9)、2.84×10~(-9) cm~2/s,即随时效温度升高,扩散系数降低。而扩散激活能正好相反,固溶态的最小,其他的依次逐渐升高。四种试样均显示出氢脆敏感性,且随着预充氢电流密度升高而增大。T465和T490的氢脆敏感性均大于58%,T530的氢脆敏感性小于40%。四种试样的断口形貌均表现为由中心起裂,向周围呈放射状扩展。中心起裂源处为典型的沿晶开裂,扩展区为准解理开裂。结论过时效态样品的抗氢脆性能最好。预先存在于试样中的氢在拉伸过程中向中心富集,造成中心沿晶开裂,与动态充氢拉伸断口相反。     

稳定奥氏体不锈钢的氢脆

用光学显微镜,扫描电镜和X射线衍射仪研究了稳定的奥氏体不锈钢的氢脆现象。结果表明:1.阴极充氢能引起试样表面γ→ε转变,并有新的f_(cc)相的出现。2.充氢可使试样表面形成裂纹。3.拉伸试样表面充氢层的断口是穿晶解理断口。断口中的二次裂纹是沿着滑移线的。 上述结果证明:α′马氏体转变对于奥氏体钢的氢脆并不是必要的条件。稳定的奥氏体不锈钢中也会发生氢脆现象。     

冷变形对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响

采用透射电镜、扫描电镜和X-射线衍射仪研究了不同冷变形量对304奥氏体不锈钢力学性能和显微组织的影响,并分析了此过程中的加工硬化机制。结果表明,随着冷变形量的增大,材料的屈服强度和抗拉强度的差值缩小,屈强比由0.35增大到0.96。平均抗拉强度增加的速率近似等于平均硬度增加的速率。在此冷变形过程中,马氏体含量逐渐增多,奥氏体含量逐渐变少。304奥氏体不锈钢的强度与马氏体含量成正相关关系。304奥氏体不锈钢的加工硬化是应变诱发马氏体或形变孪晶与位错塞积共同作用的结果。     

固溶温度对Mn-N型双相不锈钢拉伸变形行为的影响

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了一种新型Mn-N合金化双相不锈钢的拉伸变形实验,获得了不同固溶温度下(1000～1200℃)不锈钢的力学性能及加工硬化规律。利用OM、SEM和EBSD等手段研究了固溶温度对钢的形变亚结构及断裂特征的影响,探讨了固溶温度影响加工硬化的机理。结果表明,随着固溶温度的升高,Mn-N合金化双相不锈钢屈服强度与抗拉强度均逐渐降低,而延伸率(均匀延伸率和断裂延伸率)则先升高后降低。其中,1100℃固溶时不锈钢的塑性最佳,均匀延伸率可达46.7%,且综合力学性能优异,强塑积达44.6 GPa·%。不同固溶温度下,不锈钢的加工硬化率随应变的增加均表现为开始时迅速下降,经再次升高后再下降的"三阶段"特征,但随着固溶温度的升高,加工硬化率升高的趋势减弱。Mn-N合金化双相不锈钢中奥氏体相发生了形变诱导马氏体相变,主要表现为γ→ε→α′和γ→α′2种演化机制,从而形成TRIP效应,使得加工硬化率升高、塑性增加,但较高的固溶温度会使马氏体转变受到抑制。不同固溶温度下,铁素体与形变诱导马氏体均表现出解理断裂特征,而残余奥氏体则主要为韧性断裂。经计算,随着固溶温度增加(1000～1200℃),奥氏体相的M_(d30)值从81℃降到38℃,即奥氏体稳定性增加,减弱了TRIP效应,进而导致不锈钢加工硬化和增塑效果降低。     

热处理对含铜节镍奥氏体不锈钢性能的影响

在304奥氏体不锈钢中加入3wt%的铜,通过真空感应炉熔炼后浇注成方形铸锭,经过均匀化处理再轧制成薄板进行研究。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱等手段研究了铜元素的加入及热处理方式对304奥氏体不锈钢显微组织、力学性能和抗腐蚀性的影响。结果表明:铜在304不锈钢中以固溶的形式存在,固溶的铜可以抑制马氏体的生成,使不锈钢在保证一定的强度下,塑韧性得到提高;不同的热处理使含铜304不锈钢呈现不同的组织状态和性能,随退火温度的升高,不锈钢的强度、硬度逐渐降低;随固溶时间缩短,不锈钢的强度、硬度提高,塑性增加;固溶处理使不锈钢耐腐蚀性较退火和轧制态有明显提高,二种热处理方式相比表明,固溶时效处理后的含铜不锈钢的综合性能最优。     

塑性变形及固溶处理对奥氏体不锈钢晶间腐蚀性能的协同作用研究

研究了固溶处理制度对不同变形量下的AISI 304奥氏体不锈钢晶间腐蚀性能的影响规律。采用室温单向拉伸实验获取了不同变形量下的AISI 304不锈钢试样,通过XRD测量了其中由于形变诱发的马氏体相的含量,采用电化学动电位再活化法(EPR)研究了固溶处理温度及时间对不同变形量下AISI 304不锈钢晶间腐蚀的影响。实验结果表明,AISI 304不锈钢晶间腐蚀程度随着变形量的增加而提高,而随着固溶处理温度和时间的增加而降低。其原因是由于AISI 304不锈钢形变诱发马氏体相变行为所引起的微观组织变化及其导致的固溶处理初期C元素的偏聚在不同固溶条件下的回复程度不同,从而对后续晶间腐蚀性能产生显著影响。     

含氢马氏体时效钢低温力学性能行为与断裂机制SCIEI

两种状态的钢的强度和塑性均随温度降低而升高,随氢含量的增加而降低。时效样品虽比固溶样品的氢脆敏感性高,但即使在77K下前者仍有良好的抗氢性能。塑性变形后位错缠结成位错胞,其胞尺寸随温度下降而减小,随氢含量的升高而增大。没有发现低温形变孪晶。295和223K下,氢含量为5.90ppm的固溶和时效态试样拉伸断口分别为准解理和沿晶断裂,其它实验条件下的皆为穿晶断裂。并讨论了氢对材料力学性能行为的影响及断裂机制。     

时效处理对FV520B马氏体时效钢的氢脆敏感性的影响

通过系列热处理和热充氧实验,采用光学显微镜、SEM和拉伸试验等研究了不同温度时效处理对沉淀硬化马氏体不锈钢FV520B的氢脆敏感性的影响.结果表明:充氢后,FV520B钢表现出良好的抗氧脆件能;450℃低温时效后钢的氢脆敏感件较高,而630℃中温时效后,钢中由于析出较多的逆变奥氏体,阻碍氧扩散和裂纹扩展;充氢后表现出良好的抗氢脆性能.塑性损减率随钢中逆变奥氏体的增加而降低.     

异构片层结构304不锈钢的制备及其力学性能

采用形变诱导马氏体退火逆转变工艺制备了异构片层结构(HLS)的304奥氏体不锈钢。通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了304奥氏体不锈钢的显微组织和物相组成,并采用室温拉伸试验研究了其力学性能。结果表明,通过变形量为34%的热轧、75%的冷轧以及700 ℃退火12 min后,试验钢中的马氏体相逆转变为奥氏体相,部分残留奥氏体发生再结晶,获得了由微米再结晶晶粒与超细晶/纳米晶晶粒以及残留奥氏体晶粒组成的异构片层结构,微米再结晶晶粒和残留奥氏体被超细晶/纳米晶晶粒所包围。异构片层结构304奥氏体不锈钢的屈服强度为940.1 MPa,断裂总延伸率为43.1%,获得了良好的强度-塑性匹配。     

原奥氏体晶粒尺寸对低合金高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

通过预充氢拉伸和动态充氢拉伸两种试验研究3种不同温度淬火然后560 ℃回火试样中原奥氏体晶粒尺寸对一种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性的影响。结果表明,电流密度＞1.0 mA/cm²时发生氢诱发裂纹而在发生屈服时就脆断,原奥氏体晶粒尺寸对预充氢拉伸与动态充氢拉伸的氢脆敏感性都没有影响。当电流密度＜1.0 mA/cm²时,发生应力诱发氢致滞后裂纹而断裂,在预充氢后拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性略有影响,氢脆敏感性随原奥氏体晶粒增大而略微增大;在动态充氢拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性基本没有影响。因此,原奥氏体晶粒尺寸对这种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性作用不明显。     

冷变形及退火工艺对低温用奥氏体不锈钢组织性能的影响

采用冷轧试验、退火试验、组织观察及力学性能检测等手段,研究了冷变形及退火工艺对低温用304L奥氏体不锈钢组织性能的影响。结果表明,随着冷轧变形量的增加,冷轧态组织晶粒沿着轧制方向被拉长后被破碎,形变带的密度逐渐增加,冷轧态钢板的强度提高,伸长率下降。随着退火温度的升高,再结晶晶粒尺寸逐渐变大,1120℃以后晶粒长大趋势明显提升,退火态钢板的强度降低,伸长率提高。退火时晶粒长大表观激活能随着冷变形量的增加而提高,在低温退火时,随着冷轧变形量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,强度提高,伸长率下降,高温退火时趋势正好相反。     

氢致TA10钛合金焊接接头拉伸性能演变

钛合金焊接件低氢浓度下常发生氢脆失效,文中研究了充氢量对钛合金焊接接头拉伸性能的影响规律及其作用机制. 结果表明,随充氢量增加,室温强度明显提升,而塑性指标显著恶化. 充氢0.05% (质量分数)时,固溶氢对组织强化效果有限,抗拉强度略有增加;固溶氢降低了溶质原子对位错运动“钉扎”作用,屈服强度下降;固溶氢仅依靠扩散聚集,致局部微区氢浓度增加,其对塑性影响不大. 充氢0.12%后,氢化物“钉扎”作用加强,氢致位错交叉滑移更为困难,室温强度显著增加;脆性氢化物自身断裂、析出特征或加速与基体分离,致塑性显著下降. 未充氢或0.05% H时,焊接接头发生韧性断裂;充氢0.12%后,以脆性断裂为主;固溶氢、氢化物对断裂方式转变产生直接影响.     

新型1500MPa级高强钢的氢脆敏感性研究

根据钢材组织设计的思想，通过优化成分和工艺设计、研制出一种新的1500MPa级高强纲。采用阴极电解充氢的方法对其氢脆敏感性进行了研究，并与同一强度级别的42CrMo高强钢进行了对比。结果表明，所设计的1500MPa级高强钢的氢脆敏感性低于传统的42CrMo高强钢。SEM断口观察显示，两者的断口形貌也不同，1500MPa级高强纲为准解理断裂，而42CrMo高强钢为沿晶断裂。断口金相表明，前者的裂纹主要沿着贝氏体/马氏体（B/M）边界扩展，断裂模式为板条界分离，后者的裂纹沿着晶界扩展。对1500MPa级高强钢进行了TEM观察，发现其组织为贝氏体/马氏体复相组织，残留奥氏体以薄膜状存在贝氏体内部及贝氏体条片、马氏体板条间。