时效处理工艺对海工用高氮不锈钢耐蚀性的影响

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中，而海水自身是一种良好的电解质，具有含盐量高、电阻率小等特点，对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象，通过固溶后的时效处理，分析时效第二相析出行为对试验钢耐蚀性能的影响。对试验钢进行盐雾腐蚀试验，计算其失重率和腐蚀速率，并测定试验钢动电位极化曲线。试验结果表明，不同时效处理后的试验钢耐蚀性能差距较大，600℃时效0.5 h试验钢耐蚀性能最佳，失重率和腐蚀速率分别为1.157%、4.608×10^-5 g/(cm²·h);800℃时效2 h耐蚀性能最差，失重率和腐蚀速率分别为3.737%、1.502×10^-4 g/(cm²·h);而316L不锈钢耐蚀性能介于两者之间，失重率和腐蚀速率分别为1.423%、6.751×10^-5 g/(cm²·h);当第二相Cr₂N大量析出时，会严重降低试样钢耐蚀性能。通过观察海工用高氮不锈钢第二相析出和溶解行为...     

Nb-V-Ti-N微合金化结构钢中碳氮化物析出的热力学分析与实验研究

为了更好地研究Nb-V-Ti-N微合金化结构钢中碳氮化物(MX)的析出行为,通过Thermo-Calc热力学软件并辅以TCFE8数据库分析了钢中析出碳氮化物的种类、数量、温度及成分,并利用场发射扫描电镜、透射电镜和能谱仪分析了碳氮化物的形貌、成分、尺寸及分布。结果表明,钢中MX析出相分别为面心立方结构的富Ti高温析出相、富Nb中温析出相和富V低温析出相;随Nb质量分数由0.050%增至0.100%,富Nb相析出温度由1 210℃升高到1 270℃,析出量由6.877×10^-4增加到1.265×10^-3,而富Ti和富V相析出温度分别由1 451℃和1 080℃降低到1 434℃和1 020℃,析出量分别由3.663×10^-4和5.562×10^-3减少到2.331×10^-4和5.281×10^-3。实验研究得到的非平衡条件下MX析出特征与热力学计算结果基本一致：高温奥氏体区析出的亚微米颗粒能够钉扎晶界,诱导晶内铁素体形成,提高细晶强化效果;而中温两相区和低温铁素...     

Nb对V、N微合金化压力容器钢珠光体形态及低温韧性影响

为了在保证强度同时提升压力容器钢低温韧性，以铌(Nb)取代部分钒(V),研究Nb的添加对V、N微合金化正火压力容器钢板显微组织和力学性能的影响。结果表明，Nb+V试验钢相比于V试验钢，在强度保持630 MPa的同时可显著提升低温冲击韧性，-20、-40、-60℃冲击吸收功分别提升59、44、29 J。原因主要为Nb的添加促进了细小铁素体转变，其含量的增加使钢的塑韧性增强。此外V和Nb+V钢中碳原子扩散系数在平均转变温度下分别为2.64×10^-13、2.14×10^-13 cm²/s, Nb的添加降低了珠光体生长速度、增加了珠光体转变过程中的过冷度，从而细化了珠光体团簇和片层间距。EBSD分析可知以Nb取代部分V后试验钢有效晶粒尺寸由7.7μm减小至5.8μm,大角度晶界比例由83.1%增加至85.5%。微合金元素Nb的细晶作用及对大角度晶界比例提升的贡献也可以大幅提高钢的低温冲击韧性。     

Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

为探讨超高强度不锈钢的应力腐蚀开裂行为,采用Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢为研究对象,利用OM、XRD、TEM等测试手段,结合腐蚀疲劳试验,研究了Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,试验钢在3.5%NaCl溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀开裂机理为氢致开裂和阳极溶解的混合机制。Nb微合金化提高了钢的腐蚀疲劳性能,钢中添加0.11%的Nb后,钢的腐蚀疲劳强度由440 MPa提高至495 MPa,其主要原因是,Nb微合金化可以细化钢的晶粒尺寸,促进钢中不可逆氢陷阱NbC的析出,增加了钢中原奥氏体晶界总量、小角晶界所占比例、Σ3晶界数量、奥氏体体积分数等。     

稀土Ce对X100管线钢组织及耐腐蚀性能的影响

以X100管线钢为研究对象，在实验室条件下采用真空感应炉熔炼不同稀土Ce含量的试验钢，通过扫描电子显微镜、蔡司金相显微镜、电化学工作站以及X射线衍射仪研究了Ce对X100管线钢组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明，Ce的加入使X100钢中MnS、Mn-Si-Al-O夹杂变性成Ce_xO_y、Mn-Si-Al-O-Ce夹杂，尺寸由4μm左右增大到10μm左右。Ce对X100试验钢显微组织具有明显的细化作用，在0～0.004 9%范围内，试验钢组织随着Ce含量的提高逐渐细化。Ce的加入能够提高试验钢的腐蚀电位，降低其腐蚀电流密度，在3.5%NaCl溶液浸泡28 d条件下，试验钢腐蚀电流密度由未添加Ce时的4.634 7 mA/cm²降低至Ce含量为0.004 9%时的3.778 4 mA/cm²,Ce含量为0.004 9%时的试验钢表现出较好的耐腐蚀性能。另外，Ce的加入能够有效提高腐蚀产物中α-FeOOH和Fe₃O₄的含量，增强对钢基体的保护作用，有利于提高试验钢的...     

铌对B50A1300牌号无取向硅钢显微组织和电磁性能的影响

研究了Nb在0.25%Si无取向硅钢中的存在形式、作用机理及Nb对钢的显微组织和电磁性能的影响。结果表明,在本实验条件下,向钢中添加0.008 3%的Nb,就会促进含Nb夹杂物和传统夹杂物的固溶析出,造成夹杂物的平均尺寸从152 nm大幅降低至64 nm,单位体积内的夹杂物数量从1.7×10⁷个/mm³显著增加至8.4×10⁷个/mm³。这些含Nb夹杂物以百纳米级的Nb(C,N)为主,会显著钉扎晶界和降低晶界扩散速率,从而引起细晶偏聚和岛状晶粒现象出现。最终导致了钢的铁损、磁感分别出现了0.7 W/kg和0.03 T的大幅度劣化。此外,随着钢中Nb含量增加,钢的铁损、磁感劣化呈单调递增趋势。Nb夹杂物通过劣化钢的磁滞损耗而引起钢的铁损P_15/50增加。     

铌微合金化高强钢中NbC析出相的生成机理

微合金化与热处理工艺是提升钢材性能最主要的两种方法.本文以DH980高强钢中NbC析出相为对象,研究了铌含量分别为210×10^-6、430×10^-6和690×10^-6和热处理温度分别为1000、1100、1200和1300℃的条件下,高强钢中NbC析出相的析出行为.使用高温硅钼炉熔炼DH980连铸坯并添加不同Nb含量进行铌合金化,再将所得水冷样置于硅钼炉中完成不同温度下的热处理实验,然后使用夹杂物自动扫描电镜对实验样品进行夹杂物扫描、统计.经分析,铌微合金化后的高强钢中主要的夹杂物为Al₂O₃、MnS和NbC,其中,NbC析出相的尺寸范围为0.7～6.0μm,而1.0～2.0μm尺寸的NbC居多.使用Factsage热力学计算软件计算NbC析出温度及析出量,随着钢中铌含量从210×10^-6增加至690×10^-6,NbC析出相的最高析出温度逐渐升高,分别为1125、1200和1260℃,NbC析出率(NbC质量与所有夹杂物质量的比值)也...     

Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢铸态组织及力学性能研究

以Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢为研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等对其铸态的组织及力学性能进行研究。结果表明:铸态组织主要由铁素体、奥氏体和κ-碳化物三相组成,少量块状κ-碳化物会沿着奥氏体和铁素体晶界析出。枝晶偏析会影响Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢的力学性能,经室温拉伸及室温冲击试验测试,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和冲击功分别为522、506 MPa、13%和6.85 J。Fe-12Mn-8.5Al-0.8C钢的密度为7.0 g/cm~3,相比普通铸钢减重效果达10%。     

Fe-28Mn-10Al-0.8C的热压缩行为及微观组织结构转变

通过Gleeble-3500热模拟机研究了铸态Fe-28Mn-10Al-0.8C低密度高强钢在850～1050℃温度范围和0.01～10 s^-1应变速率范围内的热压缩行为和组织转变。实验结果表明，Fe-28Mn-10Al-0.8C钢的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)行为与变形温度、应变和应变速率直接相关。基于双曲正弦函数和线性拟合，实验钢的可用活化能(Q)为454.64 kJ/mol。给出了实验钢在热压缩变形过程中的组织演变和动态再结晶过程：变形温度的升高或应变速率的降低，可促进奥氏体的动态再结晶和晶粒长大；随着应变速率的增加，会得到更细小的奥氏体动态再结晶晶粒。     

汽车大梁钢中第二相粒子析出行为

运用热动力学理论和Oswald熟化理论研究了不同氮含量汽车大梁钢中第二相粒子的析出和熟化行为.研究发现钢中N含量的增加会促进V(C,N)在奥氏体中析出从而细化铁素体晶粒,当氮的质量分数增至4.2×10^-4时铁素体晶粒尺寸能细化至4.7μm.形核率–温度曲线和析出–温度–时间曲线表明氮含量的增加可以扩大奥氏体区中最大形核率的温度范围,氮的质量分数由5.5×10^-5增至4.2×10^-4时其最快析出的鼻点温度由840℃上升至968℃.透射电镜观察显示氮含量的增加明显降低析出V(C,N)粒子的尺寸.VN在奥氏体中的Oswald熟化速率计算表明熟化速率随温度的降低不断减少,同时增加N含量还可以有效降低析出粒子的熟化速率,从而抑制沉淀析出的第二相粒子的熟化长大过程.     

Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu轻质钢的热变形行为及热加工图

在“双碳”战略目标背景下,通过降低汽车重量来实现减少汽车尾气排放量,有助于该目标的早日实现。为此,研究者们将研究重心聚焦于高强度低密度汽车用钢的研发中。虽然高强度Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢具有优异的综合性能及显著的减重效果,且在汽车行业备受关注,发展前景非常明朗,但是该钢的屈服强度和抗氢脆断裂性能仍需要进一步提升。通过在Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢中添加Cu元素可以改善上述问题。为研究含Cu奥氏体轻质钢的高温变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对锻态Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢进行了单向热压缩试验,其中应变速率为0.01～10 s^-1,变形温度为850～1 100℃,应变量为0.6,通过试验得到了Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢的流变行为。结果表明,在相同应变速率下,应力随变形温度的升高而降低;在相同变形温度下,应力随应变速率的增加而增加。根据所得真应力-应变曲线并结合Arrhenius模型和Zener-Hollomon模型,构建了Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢的热变形本构方程。基...     

C含量对Fe-30Mn-11Al-xC钢组织及热变形行为的影响

研究了C质量分数为0.6%～1.5%时Fe-30Mn-11Al-xC钢的微观组织，利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了850～1 150℃、0.1 s^-1条件下试验钢的热变形行为和再结晶规律。研究结果表明，C含量增加扩大奥氏体相区并促进κ-碳化物析出行为，试验钢组织逐渐由铁素体+奥氏体双相组织转变为奥氏体+κ碳化物；固溶强化和析出强化作用使试验钢硬度和热变形抗力随C含量增加而增加，且固溶强化效果要高于析出强化；试验钢中κ-碳化物和B2相析出抑制了奥氏体相的再结晶行为，使得高C含量下的再结晶程度更小。     

AlN和Zr微合金化对齿轮钢热塑性及渗碳处理晶粒度的影响

齿轮钢渗碳过程常采用AlN控制奥氏体晶粒长大，然而，AlN大量析出将恶化其热塑性和裂纹敏感性，且1 050℃高温渗碳时AlN回溶，钉扎作用减弱。通过设计不同AlN浓度积([%Al][%N])以及Zr微合金化的钢种，研究AlN和Zr微合金化对于20Cr系齿轮钢热塑性和渗碳处理奥氏体晶粒长大行为的影响，结果表明：对于20Cr系齿轮钢，提高AlN浓度积会使其热塑性恶化，塑性低谷(750～900℃)向高温区移动。而渗碳过程钢中AlN浓度积较低或Ostwald熟化现象，均会减弱AlN的钉扎晶界效果。因此，将钢中的[%Al][%N]控制在2.9×10^-4～5.1×10^-4之间偏下限控制较为合适。此外，齿轮钢中的Zr在凝固过程中会优先析出粗大的Zr(C,N)，而造成AlN析出量减少，削弱钉扎晶界的效果。故需要对N元素含量进行控制，避免粗大高温析出相的出现对AlN造成影响。     

Nb微合金化在EAF-CSP流程管线钢生产的技术应用

通过研究Nb的固溶、析出规律;EAF-CSP流程对含Nb钢影响;Nb,Ti微合金化的第2相粒子的固溶析出和奥氏体晶粒长大规律;成功开发出Nb,Ti微合金化的管线钢,且消除了含Nb钢的混晶问题,避免了Nb钢的铸坯裂纹,其产品的组织和性能均能满足用户要求.     

显微组织对微纳结构贝氏体钢海洋腐蚀行为的影响

以一步、两步贝氏体转变及不同热处理工艺获得的微纳结构贝氏体钢为对象，利用组织表征、电化学测试及中性盐雾试验，研究显微组织对其海洋腐蚀行为的影响。结果表明：试验钢的显微组织主要由贝氏体铁素体板条(BF)、马氏体-奥氏体复合组织(block M-A)和薄膜状残余奥氏体(film RA)组成。随着腐蚀周期的增加，试验钢的腐蚀速率均呈下降趋势，腐蚀产物主要由γ-FeOOH、α-FeOOH、α-Fe₂O₃和Fe₃O₄组成。腐蚀后期，γ-FeOOH转化为稳定的α-FeOOH,提高了锈层的保护性。相对一步贝氏体钢，二步贝氏体钢中残余奥氏体含量较低，主要形态为薄膜状，强度与韧性明显提升；二步贝氏体钢的腐蚀产物中α-FeOOH的比率更高，锈层更加致密，腐蚀速率较低，耐腐蚀性能更为优异。     

稀土对X70管线钢腐蚀行为的影响

试验用X70管线钢(/%:0.12C、0.20Si、1.60Mn、0.005P、0.005S、0.10V、0.10Nb、0～0.15RE)用10kg真空感应炉冶炼。采用电化学和失重分析法研究了微量稀土对X70管线钢在0.1 mol/L Na₂SO₄水溶液中的腐蚀行为。试验结果表明,微量稀土可降低管线钢腐蚀电流i_corr,改善腐蚀形貌。随着稀土加入量的增加,腐蚀电流减小,当钢中的RE含量由0增加至0.10%时腐蚀速率由7.43μg/(cm².day)降至0.29μg/(cm².day)。稀土的最适宜加入量是0.10%。     

HVAF喷涂超细WC-10Co-4Cr粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度WC-10Co4Cr粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在304不锈钢基体上,利用空气助燃高速(High Velocity Air Fuel, HVAF)热喷涂技术制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM和XRD分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对涂层进行电化学分析。结果表明：两种WC-10Co-4Cr粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀电位(-0.199 V)高于常规粉末粒径涂层(-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度(1.996×10^-7 A/cm2)小于常规粉末粒径涂层(3.123×10^-6 A/cm²),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末WC-10Co-4Cr涂层电位腐蚀的机理主要是WC与粘结相的电偶腐蚀、Cl-对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主要差异在于,超细粉末涂...     

热轧态与回火态AH80DB低碳贝氏体钢组织与冲击韧性

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧态和回火态AH80DB低碳贝氏体钢的显微组织、马氏体/奥氏体（M/A）岛、第二相的析出行为以及晶界取向差、有效晶粒尺寸进行研究,揭示回火后低碳贝氏体钢冲击韧性得到改善的原因.结果表明：两种试样的组织均由板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,其中回火态试样中针状铁素体组织较多.热轧态钢中存在较大尺寸M/A岛且呈方向性分布,大角度晶界比例占17.33%,有效晶粒尺寸为3.57μm;而回火态钢中M/A岛的尺寸较小,大角度晶界比例增加3.43%,有效晶粒尺寸减小0.56μm.热轧态钢中析出相主要是（Nb,Ti）C,尺寸在50~150 nm之间,回火态试样中析出较多细小的球状（Nb,Ti）C析出相,尺寸在10 nm左右.

     

Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大原位观察

摘要：以往研究表明Nb析出相钉扎和固溶Nb溶质拖曳作用共同阻碍奥氏体晶粒长大。采用高温共聚焦显微镜研究了Nb对一种高碳含Nb钢奥氏体晶粒长大的影响,对含Nb钢加热过程组织演变进行原位观察。结果表明,Nb在没有钉扎作用下（即高温条件下）仍能起到阻碍奥氏体晶粒长大的作用,该阻碍效果主要是固溶Nb的溶质拖曳作用引起的。采用2种模型对奥氏体晶粒长大行为进行拟合,给出了不同加热温度下Nb微合金化高碳钢的Beck长大方程,同时考虑到加热温度和保温时间的共同影响,根据原位观察结果得到实验钢的奥氏体晶粒长大动力学模型,该模型能够较准确地预测Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大行为。     

铝、钛、钒和铌对中碳钢奥氏体晶粒度的影响

对6炉微合金化高氮L45钢进行了长时间(1800s)加热时和快速(50℃/s)短时间(5s)加热时奥氏体晶粒长大试验。测定了奥氏体晶粒平均截线长度。在萃取复型透射电镜照片上利用图象分析仪测定了1^#、3^#和6^#钢样中微细析出相的尺寸分布。利用透射电镜能谱仪分析了微细析出相的化学成分。还探讨了铝及微合金化元素钛、钒和铌与加热温度对高氮中碳钢奥氏体晶粒度的影响机制。