21-4N气阀钢平衡凝固相变与析出行为研究

借助Thermo-calc软件,对21-4N气阀钢所属的Fe-(20～23)Cr-(8～11)Mn-(3～6)Ni-(0.3～0.6)N-(0.3～0.7)C-(0～0.4)Si多元体系凝固过程中的相变和析出行为进行了研究。采用Thermo-calc中的TCFE9数据库对该体系的垂直截面图计算,分析了不同组元对平衡凝固和冷却过程中相变与析出的影响,得到了21-4N钢的平衡凝固相变析出路径。结果表明,21-4N钢由1 500℃平衡冷却至650℃的过程中完整平衡相变路径为:L→L+δ→L+γ+δ→L+γ→L+M7C3→γ+M23C6→γ+M23C6+Cr2N→γ+M23C6+Cr2N+δ。凝固过程中,δ铁素体相是否产生取决于体系中N、C、Ni与Cr含量,N、C与Ni含量增加可缩小δ铁素体相稳定区,Cr含量增加可扩大δ铁素体相稳定区;M7C3相是否析出主要取决于体系中的C含量;C与Cr含量增加可促进M23C6析出,Cr还可以促进σ相析出;N可以抑制M23C6析出并促进Cr2N的析出。     

无磁钻铤用0Cr19Mn21Ni2N高氮钢的高温塑性变形行为

采用Gleeble-2000热模拟试验机对无磁钻铤用0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢进行高温拉伸试验,用扫描电镜和能谱仪对拉伸试样断口及断口附近的组织进行分析,用Thermo-Calc软件计算试验钢的相变及析出相,研究了0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢的高温塑性变形行为。结果表明,试验钢的第Ⅰ脆性区＞1150 ℃,第Ⅲ脆性区为800~950 ℃,未出现第Ⅱ脆性区。第Ⅰ脆性区的出现主要是在加热过程中试验钢由奥氏体向δ铁素体转变引起的,第Ⅲ脆性区的出现是因为M₂(C, N)析出相及Al₂O₃夹杂物引起的。试验钢的高温抗拉强度随温度升高而逐渐降低,断面收缩率在1000~1150 ℃温度范围内表现出极佳的热塑性,温度超过1150 ℃后断面收缩率逐渐下降,因此0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢的热锻温度应选择在1000~1150 ℃之间,在此温度范围内断面收缩率均在73%以上,并且可以避开第Ⅰ与第Ⅲ脆性区。     

Mn18Cr18N奥氏体不锈钢平衡凝固过程中的相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢所属的Fe-(16~19)Cr-(16~19)Mn-(0.4~0.7)N-(0.04~0.1)C-(0.1~0.4)Si-(0.1~0.4)Ni多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究。采用Thermo-calc中TCFE9数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到了Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的平衡凝固相变路径图。结果表明:C、N、Si和Ni含量的提高可扩大γ奥氏体区,Cr和Mn具有稳定铁素体作用。平衡凝固相变路径与M₂₃C₆相析出温度主要取决于C含量;Cr₂N相析出温度主要取决于N含量;σ相析出温度主要受Cr含量影响。     

Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

无镍高氮奥氏体钢焊接接头氮含量的预测

针对32Mn-7Cr-0.6Mo-0.3N氮强化奥氏体钢，采用TIG焊接方法研究了焊缝中氮含量与保护气氛中氮气添加比例的关系，并根据Sieverts定律推导并建立了上述关系的数学模型。     

基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能

借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物, 由1600 ℃冷却至600 ℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800 ℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm³,相比普通钢材减重效果达10.4%。     

高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究

采用双层气流保护TIG焊接方法,有效地向高氮钢液态熔池过渡活性组元O,使熔池对流形式由外向对流转变为内向对流,获得窄深型焊缝;窄深型焊缝有效降低熔池表面宽度,减少了焊缝N元素的溢出.研究了不同热输入下(不同电流下)熔池形貌和焊缝冲击韧性的变化规律,结果表明,随着焊接热输入的增加,焊缝δ铁素体含量增加,焊缝冲击性能没有明显变化.冲击断口的SEM观察显示,冲击断口含有大量短而深的裂缝和"骨架状"撕裂的界面,经EDS分析,开裂位置为δ铁素体.高氮钢焊缝中的δ铁素体和奥氏体界面结合强度低,在承受冲击载荷时两相界面首先开裂,裂纹沿两相界面迅速扩展,引起焊接接头脆性断裂.     

铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN凝固与析出热力学模拟

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着凝固过程的进行易于枝晶间富集,并且Cu偏析逐渐减弱,Fe、Cr及Ni的偏析逐渐增强;非平衡凝固过程中Fe、Ni元素为负偏析,Cr、Mo、Cu、N及C为正偏析,其中Cr、Mo元素在凝固末期的残余液相中偏析非常严重。平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ与Laves相,其最大析出量分别为18.1%与12%(质量分数);非平衡凝固过程析出主要的金属间相为σ相,其最大析出量为0.7%。平衡转变过程：Mo促进σ与Laves相的形成,N促进Cr₂N析出、抑制σ与M₂₃C₆碳化物的形成,Cu有利于ε-Cu相的形成;非平衡凝固过程：Mo促进σ相与δ铁素体的形成,N促进Cr₂N析出、抑制δ铁素体形成,Cu能够抑制δ铁素体的形成,但是对Cr₂...     

pH值对高氮钢在NaCl溶液中腐蚀行为的影响

利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和电流-时间响应曲线对高氮钢在不同pH值NaCl溶液中的电化学行为进行了研究。结果表明,高氮钢在酸性NaCl溶液中处于非稳定状态,出现3个自腐蚀电位,在碱性NaCl中发生阳极钝化,腐蚀速率随溶液pH值的增加而降低;在阳极极化条件下,高氮钢在中性NaCl溶液中生成的膜疏松多孔,对基体的保护性较差;而酸性和碱性NaCl溶液中,生成的钝化膜比中性NaCl中的致密。H+和OH-参与了钝化膜的成膜过程。     

高氮无镍奥氏体不锈钢的研究与发展

高氮无镍奥氏体不锈钢比传统镍奥氏体不锈钢具有更优良的力学性能及明显的成本优势,并且避免了镍过敏问题,是金属生物材料的研究热点之一.本文阐述了高氮无镍奥氏体不锈钢的成分设计思路,分析了合金元素和生产工艺对氯溶解度的影响,介绍了氮气加压熔炼法和粉末冶金法两类高氮不锈钢制备技术的原理及特点,讨论了高氯无镍不锈钢的力学性能、耐蚀性能和生物相容性,对国内外高氮无镍奥氏体不锈钢的开发应用现状及存在的问题进行了深入分析,并指明了高氮无镍奥氏体不锈钢的发展趋势.     

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。     

高Ti,Nb析出强化高强钢接头强度及焊接热影响区软化行为分析

采用混合气体（80％Ar＋20％CO2）保护焊对高Ti,Nb析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究．结果表明,随着焊接热输入增大,接头强度有降低趋势．焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为．粗晶区晶粒长大及10nm以下（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子的溶解造成强化效果降低．未溶的（Ti,Nb,Mo）（C,N）第二相粒子固定了C,Mo元素,降低过冷奥氏体的稳定性,不能得到硬度较高的板条状马氏体或贝氏体,而形成硬度较低的粒状贝氏体．第二相强化效果的降低不能通过组织强化有效弥补,从而造成粗晶区软化．在细晶区热循环作用下,10nm以下第二相粒子粗化,使得偏离其临界强化尺寸,析出强化效果降低,造成细晶区软化．     

高锰无磁钢护环锻造特点及锻造工艺

高锰无磁钢护环在加工过程中的锻造工艺要求比较高,本文在针对高锰无磁钢护环锻造特点的基础上,提出了对锻造过程的工艺开发及改进措施.经试制后达到了令人满意的效果,将经过改良后的锻造工艺在工厂里进行实施,降低了高锰无磁钢锻造特点对锻造工艺的影响,提高了护环的内部质量和外观质量,同时也提高了工装的寿命,减少了生产火次和能源的消耗.     

高强钢板热冲压工艺中的相变模拟

热冲压技术可以有效缓解高强钢板成形件起皱、开裂等缺陷,在汽车行业中得到广泛应用。文章以固态相变原理为依据,将流体动力学引入到热冲压工艺中,建立了热-流-力-相多场耦合平台,分析工艺参数对成形件组织分布的影响。结果表明,空冷后成形件马氏体含量随保压时间、水流速的增加而升高,获得马氏体含量充分的成形件的临界保压时间为13s。成形件组织分布不均,底部马氏体含量最少,法兰马氏体含量最多,试验结果与模拟结果吻合较好。     

G115马氏体耐热钢平衡析出相的热力学计算和分析

为了制备超10 t级G115马氏体耐热钢的大型铸件,需科学评估合金元素对析出行为的影响。采用Thermo-Calc软件的TCFe9数据库对G115马氏体耐热钢的平衡析出相进行热力学模拟计算,研究了主元素对G115钢平衡态析出相类型、析出量和析出温度的影响。计算结果表明:G115马氏体耐热钢在650 ℃下的析出相主要有MX相(FCC-A1#2:NbC)、M₂₃C₆、Laves相和富Cu相。其中NbC的析出温度为1148 ℃,M₂₃C₆的析出温度为871 ℃,Laves相的析出温度为811 ℃,富Cu相的析出温度为734 ℃。其中C和Cr对M₂₃C₆的析出有影响,C和Nb对NbC的析出有影响,W对Laves相的析出有影响,B对各相的析出均无明显影响。     

Q345D低碳钢近平衡凝固相的转变试验

为了研究近平衡凝固对液相线和包晶反应温度的影响,分别采用差热分析仪和自制的高温相转变凝固试验装置对Q345D低碳钢进行凝固相转变试验及高温凝固组织进行研究。试验表明,试样在近平衡冷却条件下20和30 ℃/min冷却时,与平衡凝固相转变相比初生铁素体析出温度分别降低了56和88 ℃,包晶反应转变温度分别降低了29和68 ℃。另外,在液相线以上发生近平衡凝固后得到的组织为液相直接形成奥氏体;在包晶转变温度发生近平衡凝固时,形成奥氏体晶粒形核较小,晶内组织为针状马氏体,晶界处有少量高温自由铁素体,包晶反应未发生;而在奥氏体转变区发生近平衡凝固时,奥氏体晶粒充分长大,即包晶反应转变完全发生,同时高温铁素体消失。