超细晶铁素体-马氏体钢的高温氧化成膜特性及其对Pb-Bi腐蚀行为的影响

利用SEM、XRD、EPMA和XPS等研究了冷旋锻变形对9Cr2WVTa铁素体-马氏体钢在650℃空气中氧化膜形成过程的影响,在此基础上考察了预氧化制备氧化膜对9Cr2WVTa铁素体-马氏体钢在饱和氧液态Pb-Bi共晶(LBE)中腐蚀行为的影响.结果表明,冷旋锻变形量的增加可提高样品的抗氧化性能,63％变形处理使抗氧化性能略有提高,94％变形处理可显著提高抗氧化性能.相较于回火态样品,63％变形处理样品形成的氧化物仍主要为(Fe,Cr)2O3,只是氧化物颗粒尺寸略有下降;94％变形获得的超细晶样品中,不仅氧化物颗粒尺寸显著减小,而且促进了富Mn氧化物(MnCr2O4和Mn2O3)的形成.超细晶样品中大幅度提高的空位浓度和位错密度、以及增加的晶界数量,显著提高了元素的扩散速率,Mn的异常快速扩散促进了富Mn氧化物的形成,稳定性好的富Mn氧化物提高了氧化膜的致密性.650℃空气中预氧化处理20 h后,超细晶样品表面获得致密性良好的富Mn氧化膜,在550℃饱和氧LBE中腐蚀500 h后,预氧化制备氧化膜可有效阻止LBE对铁素体-马氏体钢的侵蚀,并抑制了Fe的外扩散.Mn在LBE中较高的溶解度会加快富Mn氧化膜的溶解,随着Mn的不断溶解和LBE的持续侵蚀,预制备氧化膜的致密性不断下降而最终破裂,腐蚀2000 h后,样品表面形成了连续的Pb-Bi腐蚀产物.     

耐Pb-Bi腐蚀Si增强型铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展

结构材料是制约铅冷快堆建设的关键因素之一，原因是其组成元素在液态Pb-Bi共晶(LBE)中会发生不同程度的溶解，影响结构安全。候选结构材料铁素体/马氏体钢T91与不锈钢316在550℃饱和氧LBE环境中发生快速氧化腐蚀；溶解氧浓度降至1.26×10^-6%(质量分数)可减轻T91的液态LBE腐蚀，但低于1×10^-6%时，T91与316钢发生溶解腐蚀；T91液态LBE脆化敏感性高，导致其在350℃液态LBE中腐蚀疲劳寿命显著降低。与商用的(9%～12%)Cr铁素体/马氏体钢和316型奥氏体不锈钢相比，经微合金化的Si增强型铁素体/马氏体钢(9Cr-Si和12Cr-Si)和奥氏体不锈钢(ASS-Si)，具有较好的组织稳定性和综合力学性能，且在液态LBE中形成的富Si氧化物提高了氧化膜的致密性，改善了其耐腐蚀性能，在550℃下静态饱和氧和动态控氧LBE环境中的溶解腐蚀受到抑制，有望满足铅冷快堆的设计需求。     

预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐PbBi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐550℃饱和氧LBE的腐蚀性能的影响。结果表明,该钢在720℃、1%O₂+99%N₂气氛中预氧化1 h时形成的氧化膜主要是(Fe, Cr)₂O₃和MnCr₂O₄氧化物,此氧化膜可有效阻止钢中Fe元素的向外扩散和LBE中O元素的向内扩散,进而提升了材料的耐LBE腐蚀性能。但由于Mn较高的扩散速率和在LBE中较高的溶解度,预氧化膜中的Mn元素会逐渐扩散和溶解至LBE,导致部分氧化膜失效并形成局部腐蚀区,当LBE腐蚀1000 h后,合金表面的局部腐蚀区可达60%。本工作揭示了新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢中预氧化膜的微观结构、保护效果和失效机制,为进一步提升其预氧化膜的有效性和稳定性指明了方向。     

新型铁素体耐热合金高温抗氧化性能的研究

采用D/MAX-2500型X射线衍射仪、OLYMPUS-BHM型金相显微镜、PHLIPS-XL30/TMP型扫描电子显微镜等试验设备,以Cr、Al和Si元素作为耐热钢的主要合金元素,与此同时添加适量的稀土元素,试制了一种具有较好高温抗氧化性能且更为经济的新型铁素体耐热合金35Cr18Al3Si2RE。研究结果表明,大量的铁素体稳定元素Cr、Al、Si的加入,使新合金形成单相铁素体组织;新合金35Cr18Al3Si2RE高温氧化膜主要由Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、SiO2等氧化物组成,氧化膜排布十分致密且分布十分均匀;新合金35Cr18Al3Si2RE的氧化增重速率与目前常用的ZG35Cr24Ni7SiN相比有明显降低,表现出了较好的高温抗氧化性能。     

合金元素对低合金耐磨钢组织及性能的影响

对不同合金元素含量的低合金耐磨钢进行淬火加回火热处理后,测试力学性能及－40 ℃冲击吸收能量,借助SEM、TEM等分析组织及析出相,研究合金元素对低合金耐磨钢的组织和性能的影响。结果表明：含有Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及190 ℃低温回火后均得到板条状马氏体组织,马氏体板条间有细小碳化物析出相。而没有添加Ni、Cu及少量添加Cr、Mo元素的试验钢淬透性降低,淬火及低温回火组织为马氏体及少量铁素体。添加Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及低温回火后得到较好的综合力学性能,最佳性能为屈服强度1218 MPa,抗拉强度1507 MPa,硬度429.5 HV,－40 ℃冲击吸收能量27.7 J。     

Fe-Cr系耐热合金高温抗氧化性能的研究

制备了以Cr、Al、Si及适量的稀土元素为主要耐热合金元素的新型高碳、高铬Fe-Cr系耐热合金55Cr18Al3Si2VRE。结果表明,新合金55Cr18Al3Si2VRE的显微组织为铁素体组织;在模拟高温工况条件下,新合金形成的氧化膜主要以Al_2O_3、Cr_2O_3、SiO_2、Fe_2O_3以及含有Al、Fe元素所形成的氧化物组成;该工况条件下的扫面电镜(SEM)照片显示,氧化膜均匀致密。氧化质量增重试验结果也表明新合金具有较好的高温抗氧化性能。     

Si和Al对1Crl7Ni1不锈钢组织性能的影响

采用OM,SEM,电阻率测定及拉伸试验,研究了Si和Al对lCrl7Ni1铁素体-马氏体双相不锈钢组织和性能的影响.结果表明,在1000℃油淬并620℃回火的热处理制度下,添加1％Si的试样中马氏体量略有减少,此时由于Si较强的固溶强化作用使材料的强度得到明显提高；但当Si含量增加到2％时,实验钢脱离铁素体-马氏体双相区进入单相铁素体区,材料的抗拉强度急剧降低；添加1％Al的试样马氏体含量显著减少,由于其固溶强化效果不明显,因此材料抗拉强度明显降低；同时添加1％Si和1％Al试样的强度较单独添加1％Si或1％Al时要低,但塑性却有明显提高；合金的电阻率随加入Si和Al总量的增多而增大,添加2％Si可使实验钢电阻率提高62.3％.     

δ铁素体对马氏体钢冲击性能的影响

研究了δ铁素体对马氏体钢冲击性能以及合金元素分布规律的影响。结果表明,马氏体钢中的Nb、V、Si元素促进δ铁素体形成,C、Cu、Mn、N元素则会降低δ铁素体含量。δ铁素体集中在材料原奥氏体的晶界位置,将大大降低材料的力学性能。在原奥氏体内部形成的δ铁素体周围会聚集大量Nb元素,这会减少MX相的生成,大大降低材料韧性。     

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。     

不同Mg、Si质量比对压铸铝合金组织与性能的影响

研究了Mg、Si质量比对Al-4Mg-xSi-0.6Cr合金组织和性能的影响。结果表明,未加入Si时,Mg主要固溶于α-Al基体中,少量形成颗粒状的Al_3Mg_2相,综合力学性能好。随着Si的加入,Mg主要与Si形成Al-Mg_2Si共晶组织,合金强度显著提高,但是塑性急剧下降。Mg、Si元素质量比减小导致Al-Mg_2Si共晶组织层片间距增大,形貌变为带有尖端的凹多边形,容易在拉伸过程中形成应力集中,加速合金断裂。当Mg、Si质量比减小到1.6时,继续提高Si含量,Mg_2Si相的数量不再增加,但是有长条状共晶Si生成,强化合金的同时使合金的塑性进一步降低。含Cr相的种类和形貌与Mg、Si元素质量比有关,过剩Mg时Cr元素以大块状Al13Cr2相存在,过剩Si时Cr元素以不规则状Al5(Cr,Fe)Si相均匀分布。     

CLAM钢TIG焊焊缝耐高速流液态铅铋腐蚀研究

研究了我国低活化马氏体钢(CLAM)TIG焊焊接接头在550℃高速流液态Pb-Bi合金中的腐蚀行为,相对流速为2.98 m/s,腐蚀时间为1 000 h,焊后热处理采用760℃分别保温0.5,1.5,2.5 h后回火。研究发现,元素的溶解和扩散迁移是腐蚀的主要形式,试样表面形成了明显的双氧化层结构;焊后热处理提高了CLAM钢焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能,保温1.5 h后回火的试样耐蚀性最好,耐蚀性能主要取决于马氏体组织的尺寸;内氧化层有效地减慢了腐蚀速率,失效以内氧化层出现裂纹导致氧化层脱落的形式发生。     

金属的焊接性

9％Cr-1％Mo耐热钢熔敷金属中M-A组元的研究;微合金元素对00Cr12NiTi铁素体不锈钢焊接接头HAZ组织及力学性能的影响;低合金钢焊缝的针状铁素体微观组织;焊缝蠕变强度对马氏体／贝氏体异种钢接头界面蠕变损伤的影响;无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析     

金属的焊接性

9％Cr-1％Mo耐热钢熔敷金属中M-A组元的研究;微合金元素对00Cr12NiTi铁素体不锈钢焊接接头HAZ组织及力学性能的影响;低合金钢焊缝的针状铁素体微观组织;焊缝蠕变强度对马氏体／贝氏体异种钢接头界面蠕变损伤的影响;无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析     

中国低活化马氏体钢TIG焊焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能分析

文中研究了中国低活化马氏体（china low activation martensitic,CLAM）钢对接双层TIG焊焊缝在高速流液态Pb-Bi中的腐蚀行为.结果表明,腐蚀的主要特征是元素扩散迁移和表面形成双氧化层结构.焊后热处理改善了CLAM钢焊缝耐液态Pb-Bi腐蚀性能.研究发现试样经760℃保温0.5 h的回火热处理后,耐腐蚀性能最好.均匀细小的马氏体组织有效地提高了焊缝的耐蚀性能,马氏体组织的尺寸大小是焊缝耐蚀性能的决定性因素.试样焊缝区最先损坏,表现为内氧化层中出现裂纹导致氧化层脱落.因此,提高反应堆结构材料焊缝处的耐腐蚀性能可以有效延长结构材料的使用寿命.     

稀土元素Nd对近共晶Al-12Si合金显微组织与力学性能的影响(英文)

研究稀土元素Nd(0~0.4%,质量分数)对近共晶Al-12Si合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在0.3%Nd改性的Al-12Si合金中形成一种亚微米或纳米尺寸的Al2Nd相。在Al-12Si合金中添加稀土元素Nd能显著细化合金中的α(Al)相,粗生硅相转变为细小颗粒状,共晶硅由粗大针状变成细小纤维状。在改性效果最佳的Al-12-0.3Nd合金的Si相表面观察到少量的生长孪晶。力学性能测试结果表明:添加Nd元素后,Al-12Si合金的力学性能得到改善,当合金中Nd元素含量达到0.3%时,合金的力学性能达到最优,抗拉强度(UTS)为252 MPa,伸长率(EL)为13%。合金力学性能的改善主要归因于合金中Si相形貌的改善和细小Al2Nd相颗粒的形成。     

第三代汽车钢表面合金镀层的性能

采用热浸镀方法在第三代汽车钢表面制备了3种不同组分的合金镀层,研究了Al含量和Si元素添加对合金镀层物相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明:Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的主要物相都为Zn、Al和MgZn_2,在Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层中还出现了黑色的针状Mg_2Si相,增加Al含量和添加Si元素后,合金镀层的晶粒更加细小、组织均匀性提高;Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的显微硬度分别为164.5、186.1、195.4 HV,不同组分的合金镀层的耐腐蚀性能从高至低顺序为Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25SiZn-1.8Al-1.6MgZn-0.6Al-1.6Mg,在合金镀层中增加Al含量或者添加Si元素都有助于提升合金镀层的显微硬度和耐腐蚀性能。     

热处理工艺对30CrMnSi钢冲击性能的影响

研究了常规淬火工艺和亚温淬火工艺对30Cr Mn Si钢硬度和冲击性能的影响,并对显微组织进行了分析。结果表明,常规淬火后,30Cr Mn Si钢显微组织是板条马氏体+残留奥氏体;亚温淬火后,显微组织是细小的板条马氏体+铁素体+残留奥氏体。随着回火温度的升高,两种工艺淬火后的硬度均逐渐降低;常规淬火后的冲击性能曲线呈现"W"状,而亚温淬火后的冲击性能则随着回火温度的升高而增加。亚温淬火工艺能得到最佳的硬度和韧性配合。     

卷取温度对合金元素在氧化铁皮与基体间界面富集的影响

为了保证高强钢的力学性能,往往钢中添加有较多合金元素,其中Mn、Si、Al最为常见.本文研究了高强钢热轧板低温和高温卷取后合金元素的氧化行为.结果 表明,在热轧卷取过程中,Mn、Al等合金元素在基体与氧化铁皮之间优先与氧元素结合形成富集层.Mn、A1元素在基体与氧化铁皮间呈现不同的分布状态,Al元素呈现集中分布趋势,而...     

热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢显微组织和性能的影响

研究了热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢的显微组织和性能的影响。结果表明:铸造4Cr9Si2钢在铸态下组织为板条马氏体,经860℃×2 h退火处理后,在铁素体基体上析出粗大粒状和条状M_(23)C_6型碳化物,硬度降低,但冲击吸收功很低;经1020℃×2 h空冷正火+720℃×2 h回火热处理后,随后的冷却速率对显微组织和冲击吸收功影响很大。采用炉冷方式冷却的4Cr9Si2耐热钢存在高温回火脆性现象,组织中有细小弥散碳化物析出,造成二次硬化,硬度较720℃回火后水冷的试样高,冲击吸收功低。     

退火气氛露点对3种成分体系双相钢选择性氧化的影响

以C-Mn-Si、C-Mn-A1-Cr和C-Mn-Cr-Si 3种成分体系的双相钢为研究对象,采用连续退火模拟试验研究了退火气氛露点对钢板表面合金元素选择性氧化的影响.使用辉光放电发射光谱分析了退火试样表面元素深度分布,使用扫描电镜观察了试样表面外氧化及截面内氧化形貌.结果 表明,露点对3种成分体系的双相钢合金元素选择性氧化的影响趋势一致,即露点升高后,合金元素外氧化均减少,内氧化增加.Si、Al、Cr 3种合金元素对C、Mn含量基本相同的双相钢表面的选择性氧化有不同的影响.露点-40℃退火时,含Si的C-Mn双相钢中的Mn和Si元素会同时在次表层形成少量内氧化;含Al的C-Mn双相钢仅在次表层形成Al的内氧化,从而形成了更严重的Mn元素外氧化.但当露点达到0℃及以上时,含Al的C-Mn双相钢Mn元素外氧化更少,Cr元素和Mn元素的内外氧化趋势较相似.