复合喷丸工艺对S30432钢表面应力与组织的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪研究喷丸形变处理工艺对S30432钢表面残余压应力分布与组织结构变化的影响,分析了不同喷丸工艺下表面残余应力的分布特征。结果表明,采用钢丸与陶瓷丸复合喷丸工艺,材料表面残余压应力约为-520 MPa,而最大残余应力值在距表面大约0.02 mm处,其值约为-550 MPa;采用单一钢丸的喷丸工艺,表面残余压应力约为-400 MPa,距表面大约0.06 mm处残余压应力达到最大值,约为-500 MPa。喷丸后在形变层形成许多位错墙并将组织分割为细小的位错胞。     

热处理对S30432喷丸不锈钢抗高温水蒸汽氧化性能的影响

将S30432钢喷丸样品进行不同温度热处理,研究样品620℃下在90%H_2O+10%Ar气氛中的氧化行为。采用光学显微镜(OM)观察喷丸形变层组织形貌;通过测量不同时间氧化膜厚度,获得氧化动力学曲线;利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)等对氧化产物成分、形貌及结构进行分析。结果表明:热处理过程中S30432钢喷丸样品形变层组织形貌无明显变化;氧化过程中,样品喷丸形变层内晶粒发生再结晶长大;氧化2000 h后,样品喷丸形变层内晶粒尺寸及碎化晶层厚度基本相同。不同温度热处理的S30432钢喷丸样品在高温水蒸汽中均生成由Cr_2O_3、(Fe,Cr)_2O_3、FeCr_2O_4以及少量Fe_3O_4和Fe_2O_3组成的富Cr氧化物薄膜。730～800℃热处理对S30432喷丸不锈钢抗高温水蒸汽氧化性能无明显影响。     

喷丸对马氏体耐热钢高温蒸汽氧化行为的影响

利用高温蒸汽氧化试验装置对比研究P92、G115钢以及喷丸的G115钢的高温蒸汽氧化行为,结果表明,这3个试样的650℃蒸汽氧化动力学曲线符合ΔW=ktn规律.相同蒸汽氧化时间下G115钢的氧化质量增加远小于P92钢,主要是因为G115钢中富Cr层的形成和富Cu相在氧化层界面的析出.经喷丸处理的G115钢氧化质量增加小...     

S30432耐热钢650℃时效的组织和力学性能

研究了S30432耐热钢在650 ℃时效时的微观组织和力学性能,特别探讨了S30432钢时效过程中析出相的变化对力学性能的影响.结果表明,实验合金时效初期ε-Cu和M23C6大量析出,随后逐渐长大,其中M23C6尺寸较大且粗化较快,但ε-Cu长期时效后尺寸依然细小.时效初期硬度升高的主要原因是ε-Cu的析出,长期时效过程中ε-Cu尺寸保持细小是硬度稳定在较高水平的主要原因.此外,时效初期由于M23C6大量析出冲击韧性急剧下降,随后M23C6的粗化是冲击韧性继续下降的主要原因.     

S30432钢的微观组织与高温性能

对国产和进口S30432钢的微观组织以及夹杂物的形态进行对比,研究了高温条件下S30432钢的力学性能及高温拉伸后该材料显微结构。结果表明:国产S30432钢管的杂质元素和非金属夹杂物含量、晶粒度控制良好;S30432钢的高温抗拉强度随温度的升高而降低,但其屈服强度在600～700℃出现波动,700℃时屈服强度略高于600℃。通过对拉断后试样的显微组织分析可知,在700℃时析出了更多弥散分布的强化相,其阻碍了位错的运动。     

钒的添加对S30432耐热钢高温抗氧化性能的影响

采用高温静态空气氧化试验和600℃、20 MPa高温水蒸气氧化试验,比较不含V和含V的S30432钢高温抗氧化性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究不含V钢和含V钢氧化后表面氧化层的物相和形貌,并分析V对S30432钢高温抗氧化性能的影响机理。结果表明：添加V后,S30432钢的高温抗氧化性能下降。高温静态空气氧化时,含V钢氧化更严重。在800℃静态空气氧化时,不含V钢和含V钢的氧化动力学方程分别为(Δw)^1.25=0.0551t和(Δw)^1.41=0.0952t。与不含V钢相比,含V钢表面氧化层更易破裂脱落,破裂脱落后的氧化层保护作用降低,使得氧化更严重。在600℃、20 MPa水蒸气氧化时,不含V和含V的钢表面生成的富Cr氧化物层致密且连续,两种钢均具有良好的抗蒸气氧化性能。     

喷丸处理对GH3535合金900℃恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法,对喷丸状态与非喷丸状态GH3535合金900℃恒温氧化行为进行了对比研究。结果表明,900℃下,喷丸强度0.45Nmm样品与未喷丸样品相比,氧化增重降低了79.7%。未喷丸GH3535合金表面氧化产物为NiCr2O4,MoO2,NiMoO4,喷丸状态下氧化膜主要由NiO、NiFe2O4、Cr2O3和NiCr2O4组成。喷丸处理后GH3535合金表面产生塑性变形使晶粒细化,位错密度增加,在合金表层塑性变形区域的位错及晶界充当了Cr原子的快速扩散路径,增加了Cr原子扩散通量,促进Cr向表面扩散形成富Cr氧化物,使得Cr2O3层的更快形成,减少了瞬态氧化期。     

S30432钢不同焊材焊接接头组织性能

研究了超超临界锅炉用S30432钢采用不同焊材焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,S30432钢分别采用YT-304H、ERNiCrMo-3、ERNiCrCoMo-1焊材焊接接头经650℃×7000 h时效后,仍可保持较高的室温强度,焊缝金属均具有一定的时效脆化倾向,ERNiCrMo-3焊缝时效后的韧性最低;3种焊材焊接接头都具有优异的高温持久性能。显微组织分析认为,YT-304H焊缝强度的保持主要源于细小富Cu相和MX相的弥散分布,ERNiCrCoMo-1、ERNiCrMo-3焊缝时效后的主要强化相分别为γ’和γ″,ERNiCrMo-3焊缝晶界附近针状δ相和σ相的密集分布,导致了该焊材焊缝金属时效后冲击性能恶化。     

喷丸奥氏体耐热钢抗蒸汽氧化性的研究与使用现状

奥氏体钢内壁喷丸处理作为一种新的提高材料抗蒸汽氧化性的技术,在超超临界火电机组受热面管的使用越来越广泛和成熟。概述了传统奥氏体钢在蒸汽氧化过程中氧化皮的形成结构,材料临界Cr含量 对富Cr层形成的影响,以及氧化皮结构与临界Cr含量 的关系。奥氏体钢内壁喷丸处理提高抗蒸汽氧化性的机理为：喷丸在管子内表面形成一层微米级厚度的喷丸层,喷丸层中晶粒碎化、晶格畸变、位错增多,在蒸汽氧化过程中,为基体内的Cr原子向表面扩散提供短路通道,使喷丸层表面Cr浓度提高,以形成富Cr层,减小氧化速率,提高抗蒸汽氧化性。归纳得出国内外关于喷丸奥氏体钢与传统钢管在600~750 ℃温度范围内,抗蒸汽氧化性的顺序依次为：600~700 ℃温度下,喷丸SUPER304(S30432)>喷丸TP347H≈喷丸TP321H≈TP310HCbN(HR3C)>SUPER304≈TP347HFG>TP304≈TP347H>TP321H;700~750 ℃下,TP310HCbN(HR3C)>喷丸TP347H>喷丸TP321H。同时归纳了喷丸工艺中,各因素对喷丸效果的影响,喷丸层质量的金相和硬度评价方法,以及目前喷丸奥氏体钢的实际应用现状。最后分析了喷丸奥氏体钢关于加工、焊接以及使用寿命等仍需研究解决的问题,展望了喷丸工艺向马氏体钢的推广使用。     

S30432钢表面喷丸残余应力场的分析

运用有限元软件ABAQUS建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型,预测了钢丸喷射所产生的残余应力场,分析了喷丸强度、弹丸尺寸对S30432不锈钢靶材残余应力分布的影响以及变化特征。计算结果表明,喷丸后靶材表面产生残余压应力层,在近表层产生最大残余应力峰,同时在次表层形成二次残余应力峰。在相同弹丸直径、不同喷丸速度下,靶材近表层产生的最大残余压应力峰位接近,次表层产生的残余压应力峰位随速度的增加而加深,但近表层最大残余压应力值随速度的增加而增大;在相同喷丸速度、不同弹丸直径的喷丸作用下,近表层产生的最大残余压应力值的大小相近,而次表层产生的残余压应力峰值随弹丸直径的增大而增加,残余压应力影响层深度随速度增加呈线性增加。     

水蒸汽含量对SA213T91钢650 ℃氧化行为的影响

研究了ASME213 T91钢(T91钢)650℃下在(Ar+H2O)气氛中不同含量的水蒸汽中的高温氧化行为.T91钢在5%、7%和10%Ar+H2O气氛中氧化10 h的氧化动力学曲线表明,在含5%H2O气氛中氧化时,动力学符合抛物线规律,在其余两种浓度下氧化遵从分阶段抛物线规律.随水蒸汽含量的增大,氧化速度明显增大.在T91钢表面形成了多层结构的氧化膜.氧化膜组成从外到内依次为Fe2O3,Fe3O4和(Fe,Cr)3O4.探讨了不同含量的水蒸汽对T91钢氧化行为的影响机理     

T92和S30432马氏体/奥氏体异种钢焊接接头硬度研究

为了研究焊接工艺参数变化对异种钢焊接接头性能的影响,文中分别制备了不同热输入、焊接方法、焊接层数、焊丝类型、坡口角度、层间温度及热处理温度的T92/S30432异种钢焊接接头,分析了焊接工艺参数变化对异种钢焊接接头硬度的影响规律。研究发现：T92和S30432异种钢焊接接头的硬度在T92钢侧热影响区最高,S30432钢侧热影响区次之,焊缝硬度最低;热输入和热处理对两侧热影响区硬度产生相反的影响,自动钨极氩弧焊能升高热影响区硬度同时降低焊缝硬度;采用45°坡口角度降低了热影响区硬度;层间温度和焊接层数对接头硬度影响较小。     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

表面喷丸处理对NiCrAlYSi涂层恒温氧化行为的影响

采用真空电弧离子镀工艺制备了NiCrAlYSi涂层,研究了NiCrAlYSi涂层表面喷丸处理对其恒温氧化行为的影响.结果表明,喷丸处理工艺可降低涂层表面粗糙度,提高涂层表面致密性和平整性.在恒温氧化过程中,经过喷丸处理后的涂层能减少O原子向内扩散从而避免异常氧化区的出现,同时形成的热生长氧化(TGO)层厚度更加均匀,通...     

蒸汽量对T91钢高温氧化动力学的影响

利用热分析天平连续称重法对T91钢的高温蒸气氧化动力学进行研究。结果发现:不同蒸汽量时,T91钢在550～600℃的氧化动力学曲线的抛物线规律不变,腐蚀量的差异可忽略;650～680℃的氧化动力学曲线在氧化初期完全吻合,氧化进入慢速阶段后,蒸汽量大时曲线仍遵守抛物线规律,蒸汽量小到200 mL.h-1左右时遵守直线规律;750℃的慢速氧化阶段动力学曲线均为直线规律,此时氧化量随蒸汽量的增加而增加。另外,T91钢在空气中的抗氧化性比在蒸汽中的好。     

渗碳钢热喷丸处理的效果

工业上应用的喷丸强化能赋予渗碳钢接触强度的非单值影响：合理强化规范下，１２Ｘ２Ｈ４Ａ和１２Ｘ２ＨＢΦＡ钢的这个特性值得到提高；１６Ｘ３ＨＢΦＭБ－Ⅲ钢在任一喷丸规范下则会降低这个特性值。后形变低温回火将会提高两种钢的接触强度，不过其受试验温度之制约。     

喷丸对Fe-Cr合金的高温水蒸气氧化行为影响

研究了表面处理喷丸对Cr含量为9 mass％和19 mass％的Fe-Cr合金在通过600℃～770℃温度区间高温水蒸气氧化行为的影响.结果表明,喷丸工艺可降低Fe-Cr合金在高温水蒸气中的氧化速率,提高其抗高温水蒸氧化能力.对9 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,喷丸并没有改变氧化层结构,仍为Fe氧化物;对19 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,喷丸促进了Cr向外扩散,形成了Cr氧化物.     

基体表面喷丸处理对纳米晶涂层循环氧化行为的影响

采用磁控溅射技术分别在抛光和喷丸处理后的镍基单晶高温合金基体上制备纳米晶涂层,并研究了2种涂层在1100℃下的循环氧化行为。采用XRD、SEM和EDS表征涂层的物相组成和微观形貌。结果表明,1100℃下2种纳米晶涂层的循环氧化增重趋势基本一致,均能在表面形成致密的氧化膜,展现出优异的抗氧化性能。2种纳米晶涂层与基体的界面及界面附近区域的微观形貌演变有所差异,随着氧化实验的进行,在抛光基体/涂层界面处涂层一侧观察到γ’相的持续形成;在喷丸基体/涂层界面处涂层一侧未发现此现象,而在基体一侧观察到γ’相不断长大。     

热处理对ASTMS30432奥氏体耐热钢性能的影响

研究了热处理工艺对ASTMS30432钢和成品样管的晶间腐蚀敏感性和力学性能的影响.试验结果表明,随固溶温度升高,晶间腐蚀敏感性下降,为抑制晶间腐蚀,固溶温度应≥1 100 ℃;钢管固溶后应快速冷却,以避免840 ℃附近Cr23C6碳化物大量析出导致敏化;固溶温度超过1 100 ℃,随固溶温度升高,晶粒度等级和室温强度逐渐下降.