氮含量及固溶温度对21-6-9奥氏体不锈钢组织和硬度的影响

为了探讨氮含量及固溶温度对21-6-9不锈钢组织和硬度的影响,分别在950、1000、1050和1100 ℃对3种不同氮含量的热轧态21-6-9不锈钢进行1 h固溶处理,通过光学显微镜观察其组织结构,结合Thermo-Calc热力学计算对试验钢的微观组织进行分析,并对其进行硬度测试。结果表明,0.20%~0.28%N的21-6-9不锈钢热轧后沿轧制方向析出铁素体,且钢中铁素体经950~1100 ℃固溶处理可消除,当N含量达到0.34%时,试验钢中不再出现铁素体。随着固溶处理温度的升高,21-6-9不锈钢的晶粒组织长大,硬度降低。N含量的增加可显著提高固溶态21-6-9不锈钢的硬度,其增加程度随固溶处理温度的升高而减弱。     

0Cr20Mn21Ni2N奥氏体不锈钢锻件组织性能研究

研究了无磁钻铤用0Cr20Mn21Ni2N奥氏体不锈钢圆棒锻件横截面的室温强度、硬度和韧性等力学性能,并从微观角度进行了分析。在圆棒表层区域观察到了锻造变形态晶粒组织,而直径四分之一区域为再结晶组织,平均晶粒尺寸为80μm,芯部再结晶晶粒尺寸粗化为150μm,这些差异是由不同的变形温度和降温速度造成的。这种组织差异导致的室温拉伸性能和冲击韧性也有相应的变化趋势。研究结果表明,在900、1000℃以0.5 s-1的应变速率压缩的0Cr20Mn21Ni2N试验钢样品,其应力应变曲线具有一定的加工硬化特征,其芯部硬度比应变速率为0.1 s-1的样品分别提升了28、15 HB。在700、800℃以20%以上的变形量进行压缩时,峰值抗力显著提高,而在900、1000℃以10%~50%的变形量进行压缩时,峰值抗力均无明显提高,可保证顺利的变形过程。     

金属材料增材制造(3D打印)技术的局限性

按照选材、结构设计、原材料制备、打印加工和后续处理等步骤分析了增材制造(3D打印)技术特点和局限性。对生产效率和周期、制造成本、工序等3D打印的关键问题与传统的变形材生产技术进行了对比,以为选取大型金属材料复杂结构件成形方案提供参考。     

含铜超级奥氏体不锈钢的固溶行为

通过Thermo-Calc热力学计算软件制定含Cu超级奥氏体不锈钢的固溶处理温度为1000~1200 ℃,保温60 min。通过光学显微镜、SEM与EDS研究了固溶温度对含Cu超级奥氏体不锈钢显微组织、析出相和夹杂物的影响,研究结果发现Cu能促进试验钢的再结晶及析出相的溶解,在1000 ℃以上固溶处理时析出相均为σ相。试验钢的夹杂物类型主要是镁铝氧化物和硫化物。确定1200 ℃为微Cu试验钢的最佳固溶处理温度。     

含铜超级奥氏体不锈钢的析出行为

含Cu超级奥氏体不锈钢经1200 ℃保温2 h固溶后,在600、700、800、900、1000和1100 ℃分别进行2 h时效处理,然后采用Thermo-Calc热力学计算、SEM、EDS及TEM等方法对析出相进行研究。结果表明,所有试验钢在低温600~800 ℃时效时析出相主要为沿晶σ相,在中温900 ℃时效时析出相主要是沿晶的块状σ相和晶内圆棒状的Laves相与长针状、梭状的χ相,在高温1000 ℃时主要是沿晶块状σ相,时效温度升高到1100 ℃时无析出相;随着温度的升高,析出相尺寸增大,析出相总量先增加后减少,在900 ℃时达到峰值;Cu的增加促进了Laves相与χ相的析出。     

NS1402合金的热变形行为、力学和晶间腐蚀性能

采用拉伸试验、热模拟和晶间腐蚀试验方法对铁镍基耐蚀合金NS1402的力学性能、热加工性能以及晶间腐蚀性能进行了研究。结果表明:NS1402合金热加工过程中,动态回复、再结晶发生的临界条件不易满足。其适宜的热加工温度区间为1050℃～1200℃。NS1402合金力学性能与合金元素含量、加工工艺以及热处理制度有关,加工工艺特别是锻造(轧制)变形比是影响力学性能的关键因素。不同冷却方式影响NS1402合金耐晶间腐蚀性能,水冷、空冷均能满足技术条件要求。对NS1402合金,C含量小于0.035%均能满足技术条件要求。NS1402合金既能通过ASTM A 26-02C法对晶间腐蚀的检测,也能通过ASTM G 28-02A法的检测。采用前者更适宜评价其晶间腐蚀性能。     

超级奥氏体不锈钢的发展

日益增长的工业需求推动着超级奥氏体不锈钢的研发,以研发时间为序阐述超级奥氏体不锈钢3个发展阶段。第1个阶段主要是为解决硫酸介质环境的耐腐蚀性而开发的不锈钢;第2个阶段是在第1阶段研发钢的基础上添加质量分数约为0.2%的N元素、并将Mo元素质量分数增加到约6%而研发的几种耐腐蚀性能良好的超级奥氏体不锈钢;第3个阶段是在6%Mo钢的基础上将Cr、Mo、N含量都进行较大幅度的提高,其中Mo元素质量分数增加到约7%,N元素质量分数控制在0.5%左右,并加入适量Mn元素而研发出耐腐蚀性优异的超级奥氏体不锈钢。阐述了超级奥氏体不锈钢研发过程中的2个重要技术,即炉外精炼与氮合金化技术,并展望了超级奥氏体不锈钢的未来发展及推广应用。     

0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢的析出行为

采用Thermal-Calc热力学计算软件对0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢C、Cr含量变化对试验钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析方法探讨了时效温度、保温时间、变形对试验钢析出行为的影响。结果表明:析出相主要是在晶界处产生的Cr₂₃C₆,试验钢析出敏感温度为750~850 ℃。在800 ℃下时效30 min的试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,随保温时间的延长,析出相含量逐渐增多,尺寸变大,并逐渐向晶内生长。时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,变形后保温1 min的试验钢晶界处可观察到较多析出相的产生,晶界明显变粗。     

时效强化X-750镍基合金高温弹塑性特征及本构模型计算研究

研究了时效强化状态0Cr15Ni70Ti3AlNb(X-750)镍基合金材料在300~600℃内的高温弹塑性特征。采用Johnson-Cook本构关系式模型对该合金的高温力学性能进行了分析。结果表明:经过两步法时效强化处理后的X-750镍基合金材料在0.006~0.3 min~(-1)的不同应变速率条件下,其高温抗拉强度随测试温度的升高从约1113 MPa显著降低至825 MPa。然而高温屈服强度的变化幅度仅为约50 MPa,且受测试温度的影响不规律,导致热软化因子m的拟合结果不规则。另外,应变硬化因子B、加工硬化指数n和应变速率硬化因子C在内的其他参数的拟合一致性显著优于热软化因子m,这表明热变形对X-750合金高温强度的影响较为规律。     

高钼无磁钢等温变形脆化现象及其机理

采用Thermal-Calc热力学计算软件对高钼无磁钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜等设备探讨了时效温度、等温变形+时效温度对试验钢析出行为的影响,并进行了冲击试验。结果表明,析出相主要在晶界处产生,试验钢析出敏感温度为700~900 ℃。在800 ℃下时效1 h后,试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,为颗粒状。与无变形相比,析出相在变形条件下大量形成,形状为条带状,晶界明显变粗,与时效态试样相比,时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,促进了析出相的长大。等温变形+时效后会显著降低冲击性能,断裂方式为韧性断裂。