Nb和Ti对444超纯铁素体不锈钢高温氧化行为的影响

研究了444Nb和444NbTi不锈钢在1100℃下短时(4h)高温氧化行为,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪分析氧化膜物相、微观形貌及化学成分分布.结果表明,444NbTi钢每cm2氧化增重为444Nb钢两倍,这与Ti改变Cr2O3氧化膜缺陷结构相关.444Nb钢存在氧化膜剥落现象,原因可能为Mn的快速扩散促进...     

耐热不锈钢310S的高温氧化性能

利用增重法研究了耐热不锈钢310S在空气中800、900、1000℃下的高温氧化行为,绘制了氧化动力学曲线。利用SEM、XRD、EDS对氧化膜的结构及分布进行了表征。结果表明：800、900、1000℃下的氧化动力学曲线符合抛物线规律,具有优异的抗氧化性。氧化膜由致密的MnCr2O4、Cr2O3和内层SiO2组成,3层氧化膜是其抗氧化性能优异的主要原因。     

超纯铁素体不锈钢高温氧化性研究

通过高温氧化增重试验研究了409L、439、436L、441超纯铁素体不锈钢的高温氧化性.试验结果表明,高温抗氧化性能按409L<439<436L<441规律变化.根据各钢种成分、氧化性的差异,引入氧化当量的概念,通过氧化当量可以预测超纯铁素体不锈钢的高温氧化性.     

310S耐热不锈钢高温循环氧化性能

研究了310S耐热不锈钢在800、900、1000、1100、1200℃时高温循环氧化性能,采用SEM、XRD、EDS对高温循环氧化生成物进行分析。实验结果表明:1000℃以下时,钢的氧化速率较为缓慢,当温度达到1200℃时其氧化速率急剧增加。310S耐热不锈钢高温循环氧化产物分为3层,外层是FeO·Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4,中间为Cr2O3,内层为SiO2氧化膜,这种结构是其具有良好耐高温氧化性能的主要原因。     

硅对铁素体耐热不锈钢组织与性能的影响

 18Cr-Al-Si铁素体耐热不锈钢作为一种结构连接件的新型材料,主要应用于超(超)临界火力发电领域。为了明确硅含量对该钢组织和性能的影响,以18Cr-Al-Si铁素体耐热不锈钢为成分基础,施以添加2组不同成分的硅含量,通过室温拉伸和高温氧化等试验方法,同时借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段,对不同硅含量试验钢组织和性能进行了系统分析。结果表明,硅含量的增加会细化铁素体的晶粒尺寸并增加M₂₃C₆碳化物的数量,试验钢的抗拉强度和屈服强度升高,伸长率下降,断裂方式由韧性断裂向韧-脆混合型断裂方式转变;1.35Si试验钢氧化增重较大,因其钢中析出的M₂₃C₆碳化物较多,减少了固溶于基体及形成氧化膜的Cr含量,降低了其抗高温氧化性。     

奥氏体耐热不锈钢309S高温抗氧化性能研究

采用不连续称重法测得了奥氏体耐热不锈钢309S在不同温度下的高温氧化动力学曲线,结果表明309S钢高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律.利用扫描电镜、X射线衍射和XPS的方法对氧化膜表面的形貌及化学元素沿氧化膜纵深方向的分布情况进行了研究,发现各温度下的氧化膜均均匀覆盖于基体表面;500℃下氧化膜氧化产物表层主要为Cr2O3和Fe2O3,内层主要为Cr2O3和NiO;1 000℃下氧化膜表层主要成分为Cr2O3、NiO、Fe3O4或Fe2O3,氧化膜内层基本不含NiO,主要为Cr2O3、Fe3O4或Fe2O3.     

铈对Cr12铁素体不锈钢抗高温氧化性能的影响

参照标准HB5258-2000中的增重法对不同铈含量的Cr12铁素体不锈钢的抗高温氧化性能进行测试,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术等实验手段进行氧化形貌观察和氧化物物相分析,并对氧化物的生成热力学进行了计算.实验结果表明:氧化物的分析结果与热力学计算结果相吻合.在600℃、700℃及800℃较低温度时生成的氧化产物为具有尖晶石结构的M₃O₄型氧化物,具有良好的保护性,铈的添加可促进这种氧化膜的形成,降低氧化速率;在900℃时生成的氧化产物类型主要为M₂O₃型,保护性差,晶粒细的含铈钢初期氧化速率快,但是铈可改善氧化膜与基体的黏附性,在氧化后期阻止实验钢进一步的剧烈氧化.利用反应元素效应和晶粒尺寸效应可以较好地解释该氧化动力学机制.     

铝对高铝铁素体耐热钢组织与性能的影响

 高铝铁素体耐热不锈钢作为一类新型的低成本结构材料,主要应用于超临界和超超临界火电机组行业。为了明确铝元素对此类钢种的影响机理,在X10CrAlSi18钢种的基础上,通过成分优化设计,调控铝质量分数,得到两种不同成分的铁素体耐热不锈钢。借助金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对微观组织进行表征,并通过硬度测试和拉伸试验测试其力学性能。结果表明,随着铝质量分数的增加,促进了再结晶过程,晶粒细化;并且铝元素降低了碳元素的扩散速度,抑制碳化物的析出聚集;随着铝质量分数的增加,材料的抗拉强度、屈服强度和硬度升高,伸长率降低。     

硅对铁素体耐热不锈钢韧脆转变行为的影响

铁素体耐热不锈钢18Cr-Al-Si具有优良的导热性能及良好的耐高温气体腐蚀性能,同时复合添加铝和硅元素又确保了其具有优异的抗高温氧化性,该钢是应用于超(超)临界电站锅炉连接件的一种新型耐热钢材料。以往,对于连接件材料的加工主要采用传统的水切割加工成型方法,但生产效率较低且成本较高;采用室温冲压加工成型的方法时,由于该类铁素体耐热不锈钢板脆性较大,容易在钢板厚度中心处产生裂纹;而采用带温冲压加工(即在韧性温度区间加工)时,则可避免钢板中心开裂的问题。为了提高连接件材料的生产效率,需要优化和确定该钢带温加工工艺参数。采用系列温度夏比冲击试验方法并借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及能谱仪(EDS),研究了硅含量(质量分数为0%～0.9%)对18Cr-Al-Si钢韧脆转变行为的影响。结果表明,随着硅含量的增加,各试验温度下的冲击吸收功逐渐降低、韧脆转变温度(DBTT)升高、微观断口中解理面数量增多、韧窝面积逐渐减少。硅元素对退火后的18Cr-Al-Si钢微观组织及析出物影响较大,随着硅含量的增加,钢中铁素体晶粒尺寸逐渐增加,M₂₃C₆     

Effects of tungsten on the oxidation resistance and high-temperature strength of 18CrNbTi ferritic stainless steel

18CrNbTi ferritic stainless steel is a low-cost material mainly used for the fabrication of manifolds,which usually work at temperatures below 950 ℃.With the development of engine technology,exhaust manifolds tend to work above 1 000 ℃ and this may be even higher in the future.For developing a new kind of steel to satisfy these requirements,the effects of tungsten(W) addition on the high-temperature strength and oxidation resistance of18 CrNbTi ferritic stainless steel are discussed in this study.The test results show that W enhances high-temperature strength at 1 000 ℃ and significantly improves oxidation resistance.However,W addition tends to degrade oxide layer adhesion,causing spalling during alternate hot and cold conditions.     

Development of heat-resistant ferritic stainless steels for exhaust lines at Nisshin Steel

Exhaust emission regulations of the automotive are enforced in each country to prevent air pollution and global warming,and the restriction standard tends to become severer.Various techniques such as the combustion improvement of gasoline,upgrades of the catalyst,and the thermal capacity decreases in the exhaust lines are adopted to suit the regulations,and these lead to an increase of the maximum temperature of the exhaust gas. Recently,ferritic stainless steels are mainly used to parts of exhaust lines,as their thermal expansion coefficient is small,and the cyclic oxidation resistance and the thermal fatigue property are better than austenitic stainless steels. This paper presents newly developed heat-resistant stainless steels from Nisshin Steel for exhaust lines usage,and describes the currents of the steel development that could be envisaged in the future.With regard to improving the high-temperature strength of ferritic stainless steels,the addition of Nb,Mo and Cu is effective in solution hardening and precipitation hardening at 700℃,while the addition of Nb,Mo and W is effective in mainly solution hardening at 900℃.The addition of Cr,Si and Mn suppress the breakaway oxidation in air at 950℃up to 200 h of ferritic stainless steels containing 14%Cr.Especially,the addition of 0.8%or higher Mn would effectively improve the adherence of oxide scale.It is confirmed that ferritic stainless steels,NSSHR-1(14Cr-lMn-0.9Si-Nb) and NSSHR-2(10Cr-0.9Si-Nb-Ti ),is having a superior heat resistance,formability and cost performance compared to conventional Type441 and Type439 respectively.     

日新制钢汽车排气系统用耐热铁素体不锈钢的开发

为了减轻空气污染和缓解全球变暖,各个国家均出台了尾气排放标准,且限制标准越来越严格。在此背景下,多种技术已被应用以满足相关要求,如提高燃油燃烧率、催化效率,降低排气管热容量等。而这一系列措施均会导致汽车尾气的最高温度上升。近些年,汽车排气系统零件主要用铁素体不锈钢制作,因为铁素体不锈钢的热膨胀系数小,耐循环氧化和耐高温疲劳性能均优于奥氏体不锈钢。介绍了日新制钢新研发的汽车排气系统用耐热不锈钢,以及该钢种的研发现状和发展趋势。Nb、Mo、Cu在700℃时的固溶强化和析出强化对提高铁素体不锈钢的高温强度非常有效,而添加Nb、Mo、W主要是在900℃时起到固溶强化作用。Cr,Si和Mn可降低铁素体不锈钢(含14%Cr)在大气中950℃保温200h的氧化程度。特别是添加0.8%及以上的Mn可有效提高氧化皮的附着力。事实证明,日新制钢开发的NSSHR-1(14Cr-1Mn-0.9Si-Nb)和NSSHR-2(10Cr-0.9Si-Nb-Ti)铁素体不锈钢与441和439不锈钢相比,具有更高的耐热性和成形性。     

High- temperature fatigue property of 18CrNbTi ferritic stainless steel

In order to determine the influence of dwell time and atmosphere environment on high- temperature fatigue properties of 18CrNbTi ferritic stainless steel, the high- temperature fatigue behaviors of 18CrNbTi steel with 10s dwell time at maximum stress in argon and simulated automobile exhaust gas were investigated under axial tension- tension stress- controlled mode at 800??, and compared with its high- temperature fatigue behavior in air without dwell time. The fracture surfaces of fatigued specimens were observed with scanning electron microscope. The results show that: the fatigue limit of 18CrNbTi steel in air is 25MPa; the fatigue resistance and fatigue life of 18CrNbTi steel significantly reduce after introducing 10s dwell time; in comparison with those in argon, the fatigue resistance and fatigue life have a further decrease in the simulated automobile exhaust gas; the fatigue cracks both initiate and propagate in a transgranular mode under all testing conditions.     

低铬和中铬含钛铁素体不锈钢高温氧化行为

通过对低铬（409L）和中铬（439）含钛铁素体不锈钢在900 ℃下空气中开展恒温氧化试验,获得了两种钢的氧化动力学曲线,并结合EPMA、SEM和XRD等方法对氧化皮的结构进行了分析。结果表明,409L和439氧化动力学曲线均遵从抛物线规律,但409L抛物线速度常数远高于439;409L氧化80 h后氧化层结构由外侧Fe2O3和内侧(Fe,Cr,Mn)3O4复合尖晶石组成;439氧化80 h后氧化层外侧则由Cr2O3和(Cr,Mn)3O4尖晶石组成,内侧为一层SiO2,基体内还伴有钛的内氧化;较高的铬含量能保证TiO2内氧化颗粒稳定存在,而TiO2内氧化颗粒阻止离子迁移,显著降低氧化速度。     

铜含量对改良型T91钢高温氧化行为的影响

 为了研究铜元素对改良型T91钢抗高温氧化性能的影响,在650 ℃空气环境下,采用了高温氧化试验法和不连续称重法,获得了3种不同铜含量的高温氧化动力学曲线,并利用XRD、SEM、EDS对其高温氧化膜的物相、表面及截面形貌结构和特征进行了分析。结果表明,随着铜含量的增加,改良型T91耐热钢的抗高温氧化性能得到提高,表面氧化膜的晶粒增大,且更为均匀、致密;氧化膜为双层结构,外层为疏松多孔的Fe₂O₃“非保护性”氧化膜,内层则拥有连续致密的“保护性”氧化膜;铜元素在高温氧化过程中对铝、硅元素的扩散有一定的促进作用,可生成Al₂O₃和SiO₂保护性氧化膜,在与Cr₂O₃保护性氧化膜的共同作用下提高了试验钢的抗高温氧化性能。