316L不锈钢25～300℃动态拉伸及流变应力计算

通过动态拉伸试验和断口形貌分析,探讨316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃的井下温度场范围内的动态应力-应变关系;根据温加工变形理论,分析316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃流变应力与塑性应变关系,应用金属的动态回复理论和动态应变时效理论,建立316L不锈钢可膨胀筛管基管在井下温度场及温加工变形条件下的本构方程,通过引入应变速率因子Z,得出316L不锈钢可膨胀筛管基管在温加工阶段的流变本构方程,为可膨胀筛管井下膨胀施工工程提供依据.     

不同温度下316LN奥氏体不锈钢拉伸变形后的组织演变与性能

利用电子万能试验机对316LN不锈钢在-40~300℃范围内进行单轴拉伸实验。借助扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不锈钢拉伸变形后的组织及断口形貌进行系统分析,研究了温度和拉伸速度对316LN不锈钢组织与性能的影响规律。结果表明:在-40~300℃进行拉伸实验,强度指标随着温度的升高而降低,在25~300℃范围内,随着温度升高,伸长率降低,断口韧性断裂特征逐渐减弱,在-40~-20℃范围内,伸长率随着温度升高而增大,断口呈现韧性断裂特征;同一实验温度下(-20℃、300℃),随着拉伸速度的提高,强度指标增大,伸长率降低;在-40~300℃范围内,随着实验温度的降低,变形组织形态由位错缠结为主向形变孪晶为主发生转变。     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

核电用316LN奥氏体不锈钢延性断裂阈值研究

在Gleeble-1500D模拟机上对核电用316LN奥氏体不锈钢的热拉伸行为进行了研究,获得了钢在变形温度900~1200℃、应变速率0.01~1 s-1条件下拉伸变形的真应力-真应变曲线。通过Deform-3D有限元软件模拟了热拉伸过程,利用迭代法对试样颈缩后对应的真应力-真应变曲线进行修正。对试样颈缩前塑性变形部分对应的真应力-真应变数据拟合处理,得到了不同变形条件下316LN奥氏体不锈钢的硬化指数。将修正后的真应力-真应变曲线和计算得到的硬化指数导入Deform-3D软件中模拟热拉伸过程,计算得到了316LN奥氏体不锈钢热变形时的断裂阈值。     

316L不锈钢应力腐蚀慢应变速率拉伸试验

就316L不锈钢在不同腐蚀环境下的慢拉伸力学性能进行了试验研究。所有试验在恒定应变速率2.4×10-7/s和恒定温度80℃条件下进行,高压釜中为5%Na Cl水溶液,并分别充入CO2和H2S气体。通过改变Cl-的浓度研究Cl-在慢拉伸试验条件下对316L不锈钢的力学性能的影响。试验结果表明,Cl-对316L不锈钢的拉伸力学性能有明显影响,随着Cl-浓度的增加,316L不锈钢的抗拉强度逐渐降低;即Cl-可能是导致316L不锈钢慢拉伸应力腐蚀的关键因素。对316L不锈钢慢拉伸样品断口的SEM微观分析表明,在Cl-的作用下其断裂特性由韧性断裂逐渐转变为脆性断裂,即断口形貌在无Cl-和Cl-浓度较低时有明显的韧窝,为穿晶断裂;而随着Cl-浓度增加,断口形貌为解理性断裂,为沿晶断裂。     

固溶热处理后小变形量校形对316LN奥氏体不锈钢性能的影响

采用数值模拟和物理模拟研究了小变形量校形对固溶态316LN奥氏体不锈钢性能的影响,结果表明,通过控制小变形校形的变形量,固溶态316LN不锈钢校形前后各项理化性能均能满足设计要求;小变形量校形后的400℃消应热处理对室温、高温拉伸性能和硬度影响很小;采用数值模拟进行变形计算,采用物理模拟进行等变形试验,是评估316LN不锈钢工件校形后理化性能的可行方法。     

316LN不锈钢动态再结晶研究

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机在850～1250℃,应变速率0.01～10 s-1,变形程度0.91条件下对316LN奥氏体不锈钢进行热压缩变形试验。在真应力应变曲线上没有出现明显应力峰值,金相观察表明,316LN不锈钢在热变形过程中发生了动态再结晶。对实验数据进行拟合,得到316LN不锈钢的热激活能和热变形方程,并给出了发生动态再结晶的临界应变和临界应力以及Zener-Hollomon参数。     

基于BP神经网络的Al含量对316L不锈钢力学性能的预测

运用BP神经网络法建立了不同Al含量对316L不锈钢力学性能预测模型,并利用316L拉伸试验测试了不同Al含量下的力学性能。结果发现,BP神经网络预测数据与试验数据吻合良好,有高达0.9924的相关性,并且预测精度优于10-3。     

晶界工程处理对316和316L奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能的影响

对316与316L奥氏体不锈钢进行晶界工程处理:拉伸至5%的变形量,在1 100℃分别保温45和60 min后水淬。将未经过和经过晶界工程处理的316和316L钢进行650℃×5 h敏化处理,随后进行耐晶间腐蚀试验。结果表明:经过晶界工程处理的两种不锈钢低Σ重合位置点阵(CSL,Σ≤29)晶界比例提高到了75%以上(Palumbo-Aust标准),并形成了由大尺寸"互有Σ3n取向关系的晶粒团簇"组成的显微组织。此外,与未经晶界工程处理的钢相比,经晶界工程处理的316和316L钢均显示出了更好的耐晶间腐蚀性能,且316L钢比316钢具有更好的耐晶间腐蚀性能。     

445J2铁素体不锈钢的耐蚀性分析

采用组织分析、拉伸试验、盐雾腐蚀试验、电化学及应力腐蚀等试验方法,研究了高耐蚀超纯铁素体不锈钢445J2和奥氏体不锈钢316L的组织及耐蚀性能。研究表明,445J2不锈钢加工硬化倾向小,深拉伸成型性好;比316L密度低,导热性能好,热膨胀系数小,不易产生热变形,耐盐雾腐蚀性能、耐点蚀性能比316L更优异,不具有晶间腐蚀敏感性和应力腐蚀倾向,可替代316L奥氏体不锈钢用于耐蚀性要求较高的水系统、建筑屋面、幕墙等众多领域。     

选区激光熔化316L不锈钢的拉伸性能

对选区激光熔化(selective laser melting,SLM) 316L不锈钢的拉伸性能及断裂机制进行了研究,并对拉伸断裂后的试样进行显微组织表征与分析,探究了拉伸变形过程中微观组织的演化规律。结果表明:采用选区激光熔化技术制备的316L不锈钢具有较好的强塑性匹配,其中晶粒内部纳米尺度胞状结构有助于强度的提升;其拉伸性能明显优于传统手段制备的316L不锈钢。选区激光熔化316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体晶粒内部产生形变孪晶,并且形变孪晶的出现存在取向相关,在取向接近001的晶粒中不易出现,而在取向接近110-111的晶粒中较易出现。     

节Ni型Cr25Mn10Mo4Ni2N钢的耐蚀性及力学性能

采用中频感应炉制备了经济节Ni型铸造双相不锈钢Cr25Mn10Mo4Ni2N材料并选取双相不锈钢2205及奥氏体不锈钢316L作为比较材料,利用电化学测试技术、拉伸试验机及环境扫描电镜(ESEM)对3种不锈钢的耐蚀性能及力学性能进行了检测及形貌观察。耐蚀性能检测表明:节Ni型铸造双相不锈钢Cr25Mn10Mo4Ni2N材料耐蚀性能最佳,其次为2205,316L最差;力学性能检测表明:1120℃固溶处理Cr25Mn10Mo4Ni2N钢的塑性低于双相不锈钢2205及奥氏体不锈钢316L,但具有较高的拉伸强度和硬度。     

316L不锈钢在温变形条件下的应变诱导马氏体行为

利用光学显微镜、扫描电镜在不同尺度对样品进行组织观察,通过X射线衍射进行马氏体含量分析,通过SEM、TEM结合组织观察分析试样的变形机制,研究了温变形对316L奥氏体不锈钢应变诱导马氏体含量和显微组织的影响。结果表明,316L不锈钢经温轧变形后,既有板条状马氏体,也有位错型马氏体。200℃下80%的变形量,会导致58. 23%的应变诱导马氏体生成。当变形量为80%时,400℃的变形温度相比于室温变形,其马氏体含量从约64%降低到了约19%。     

不同Cr含量Cu-Cr-Zr合金的热拉伸变形行为

采用Gleeble-3810热模拟试验机进行高温热拉伸试验,研究了不同Cr含量的Cu-Cr-Zr合金在变形温度350~500 ℃,应变速率0.01~1 s^-1范围内的流变行为。发现随着应变速率和Cr含量的升高以及变形温度的降低,Cu-Cr-Zr合金的流变应力呈现上升规律。对断口组织的分析发现,应变速率、变形温度以及Cr含量通过影响热拉伸过程中韧窝等结构的生成及形态变化改变材料的性能。Cr含量的增加引发了固溶强化和时效析出强化,提升了材料的热拉伸峰值应力。利用热拉伸数据建立了改进的Johnson-Cook本构模型,模型计算结果与试验数据吻合程度较高。     

316L不锈钢热加工硬化行为及机制

在Gleeble-1500热模拟试验机上, 通过高温压缩实验对316L不锈钢的热加工硬化特点和机制进行了研究. 根据Ludwik幂函数模型对实验数据进行了非线性拟合, 并用 Crussard-Jaoul分析法计算了Ludwik幂函数模型的n值. 实验结果表明: 316L不锈钢在热变形过程中易发生加工硬化, 真应力-应变曲线上未出现应力峰值; 热变形过程中发生了部分动态再结晶, 这一不完全的软化机制无法抵消热加工硬化的作用, 另外在热变形过程中发生了孪生行为, 这是热加工硬化的主要机制之一.     

浓度和温度对316L不锈钢在NaOH溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(简称SSRT),对316L不锈钢在高温NaOH溶液中的应力腐蚀开裂行为进行了试验研究,结果表明在较高温度下,316L不锈钢在低浓度的NaOH溶液中也具有明显的应力腐蚀开裂敏感性.     

316L奥氏体不锈钢高温拉伸时的动态应变时效

在300～700℃,以应变速率为2×10-4 s-1对316L不锈钢进行拉伸试验,探索其中的动态应变时效现象及其规律.结果表明,316L奥氏体不锈钢在动态应变时效温度区间并没有出现屈服应力平台,在450～700℃既有正常的Portevien-Le Chatelier effect (PLC)效应,也有反PLC效应;锯齿形成的有效激活能为254k J/mol;扩散着Cr等置换型溶质原子与运动位错之间的交互作用使材料出现动态应变时效,导致锯齿流动行为.     

GCr15SiMn钢的温变形行为及Hansel-Spittel流变应力模型

GCr15Si Mn钢是高碳、高铬轴承用钢,比GCr15钢有更高的耐磨性和淬透性。为研究该钢材的温变形行为,采用拉伸试验机对该钢材在变形温度为550~800℃、应变速率为0.01~0.2 s~(-1)的参数范围内进行了拉伸试验。基于Hansel-Spittel模型建立了该材料的流变应力模型,通过与试验数据对比验证了该模型的准确性,试验值和预测值之间的相关系数为0.93,说明本文所建立的Hansel-Spittel模型能够准确预测GCr15Si Mn钢的温变形特性。     

建筑用316L不锈钢微纳米双峰尺度组织及力学性能研究

研究了建筑用316L不锈钢在冷变形前后的显微组织和力学性能。结果表明,316L不锈钢的硬度和应变诱导马氏体体积分数均随冷变形量的增加而增加。当冷变形量为90%、退火温度为815~860℃时,316L不锈钢的综合力学性能最佳,并且此退火温度范围对应材料的微纳米双峰尺度晶粒所占比例较高。     

生物可降解支架膨胀性能的对比分析

研究了M型可降解支架材料PLLA在膨胀过程中的力学特性对支架膨胀特性的影响。建立M型支架,并将赋予其3种不同的材料,316L不锈钢、WE43镁铝合金、PLLA,利用有限元方法,对其进行膨胀过程模拟。研究了3种不同材料的变形特性和膨胀性能。结果表明:随着压力的增加,其径向、轴向和周向变形都在不断变化,其中316L材料的变化量受压力影响较小;WE43镁铝合金在膨胀过程中存在变形突变点;PLLA受压力的影响较为敏感,导致其径向支撑力较弱,需要改变其弹性模量和屈服强度以增加其在膨胀过程中的力学性能。