国产奥氏体不锈钢06Cr19Ni10（S30408）拉伸试验研究

对国产奥氏体不锈钢06Cr19Ni10进行室温单向拉伸试验,研究了预应变量和变形速度等对材料强度、韧性等力学性能的影响。试验结果表明,不同预应变量及不同变形速度对材料的力学性能均有不同程度的影响。预应变处理能提高材料的屈服强度和抗拉强度,但同时会降低其塑性;提高拉伸速度能提高材料的屈服强度、降低抗拉强度、提高屈强比且能明显降低试样的断裂伸长率。     

钢材不同处理方法的效果评价

为了改善钢材的性能,需对其采用不同的方法进行处理。评价不同处理方法的效果是制定或改进钢材处理方法的基础。应用概率论与数理统计知识,构建了不同处理方法的效果评价体系。基于奥氏体不锈钢S30408在液氮温度时的有效拉伸试验数据,比较9%预应变与非预应变两种处理方法的效果。在双侧置信度为99%时,与非预应变处理方法相比,9%预应变处理方法明显提高了S30408材料在液氮温度下的屈服强度均值,降低标准差与变异系数的效果不显著; 9%预应变处理方法对在液氮温度下的抗拉强度均值、标准差与变异系数的改变效果不明显。液氮温度时奥氏体不锈钢S30408抗拉强度的变异系数明显小于屈服强度的变异系数。     

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

奥氏体不锈钢材料本身具有良好的韧性,但它的屈服强度比较低,而应变强化技术能够显著提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度,节约材料。奥氏体不锈钢压力容器的应变强化具有两种不同的模式:常温应变强化模式和低温应变强化模式。本文通过对应变强化基本原理的介绍,对奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术进行分析探讨。     

奥氏体不锈钢预应变效果评价

对奥氏体不锈钢进行预应变是为了获得良好的机械性能,预应变效果评价是改进钢材生产工艺的基础。应用概率论与数理统计知识,建立了预应变效果的评价体系:用F分布评价预应变对机械性能参数标准差的改变效果,用t分布评价预应变对机械性能参数均值的改变效果。以奥氏体不锈钢S30408的预应变效果评价为例,基于液氮温度下的有效拉伸试验数据,在双侧置信度为99%时,评价了S30408钢的9%预应变效果:(1) 9%预应变明显提高S30408钢屈服强度均值,其标准差基本不变;(2) 9%预应变对于S30408钢抗拉强度的均值与标准差基本无影响。     

应变时效对大口径X80管线钢拉伸性能的影响

将大口径X80管线钢试样拉伸至应变为0.5%~3.5%,卸载后分别进行室温及200,230,250℃时效处理,研究了拉伸预应变和时效温度对试验钢拉伸性能的影响;采用直缝埋弧焊在制管扩径率为0.5%~0.8%下对试验钢进行制管,研究了制管扩径率对试验钢拉伸性能的影响。结果表明:进行一定应变预拉伸+时效处理或制管扩径后,试验钢发生应变时效,其屈服强度增大,抗拉强度变化较小,屈强比增大;制管扩径率对屈服强度增量和屈强比增量的影响比拉伸预应变的更大;室温应变时效后,拉伸预应变是影响屈服强度和屈强比提高的主要因素;200~250℃应变时效对试验钢拉伸性能的影响比室温应变时效的大,200~250℃时效温度的变化对拉伸性能影响不大。     

动态应变时效对不锈钢高温强度的影响

本文研究了动态应变时效预处理对18-8型奥氏体不锈钢高温（300～600℃）抗拉强度、疲劳强度和持久强度的影响。结果表明,动态应变时效预处理提高了材料的高温强度,且其强度随预应变温度和预应变量的增加而提高,动态应变时效具有比冷变形处理更优的强化效果。     

预拉伸奥氏体不锈钢常温拉伸力学性能试验研究

为研究应变强化对奥氏体不锈钢拉伸力学性能的影响,从而为应变强化深冷容器的设计提供一定的数据支撑。以奥氏体不锈钢S30408为研究对象,采用不同的试样加工方法,对不同预拉伸程度的试样,进行常温下恒定速率的拉伸试验。研究表明:把板材先加工成试样,再进行预拉伸处理,然后拉断,材料的抗拉强度基本不变,且预拉伸程度越高,材料的屈服强度越高,断后伸长率和截面收缩率越低;把板材先进行预拉伸处理,再加工成试样,然后拉断,试样的抗拉强度和未预拉伸时的抗拉强度成正比。     

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。     

国产S30408奥氏体不锈钢应变强化低温容器许用应力及应变确定

对奥氏体不锈钢低温压力容器常规设计与应变强化设计进行比较,可知应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢材料的许用应力,减薄简体壁厚,减轻容器重量。根据预应变拉伸试验确定国产S30408奥氏体不锈钢应变强化压力容器的应变上限值,并建立国产S30408奥氏体不锈钢材料的ASME和双线性这两种应力应变曲线,对两者进行比较后,以ASME应力应变曲线为计算依据,考虑抗拉强度的影响,确定了国产S30408奥氏体不锈钢材料制造应变强化低温容器时的许用应力及其对应的应变。     

奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究

针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。分析应变强化工艺中两个关键工艺参数——应变速度和应变量对材料力学行为的影响,指出应变速度不宜过慢,否则会出现锯齿形屈服行为,对材料性能造成不利影响。经应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时,仍能保持较好的韧性。通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明,将应变量控制在10%以下,强化后奥氏体组织仅发生少量的α′马氏体相变,对材料的力学性能影响不大,且材料的微观组织也没有明显变化。研究结果表明,采用应变强化技术在大幅提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时,对材料的其他力学性能均不造成大的影响,从而为压力容器的安全运行提供有力保证,可实现压力容器的轻型化设计,经济和社会效益显著,应用前景广阔。     

基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨

奥氏体不锈钢材料韧性好但屈服强度低,通过应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,从而提高奥氏体不锈钢压力容器的承载能力,减薄容器壁厚,达到节约材料的目的。介绍了奥氏体不锈钢应变强化的基本原理和基本过程,从强度、抗腐蚀能力、应力腐蚀开裂和氢脆等方面综述了奥氏体不锈钢应变强化后性能变化的研究进展,并提出进一步研究的建议,以实现压力容器轻型化这一安全与经济并重的绿色制造理念。     

应变强化奥氏体不锈钢弯曲压头直径研究

针对现有标准没有对应变强化奥氏体不锈钢弯曲试验时弯曲压头直径选取做出统一规定的现状,通过试验和有限元模拟的方式,结合当前应变强化奥氏体不锈钢深冷容器用S30408断后伸长率值,探讨S30408母材(包括未预拉伸和预拉伸9%材料)弯曲压头直径的选取,并建议取消S30408母材弯曲试验。     

应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响

通过力学性能测试和显微组织观察研究了应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响。结果表明:经过2%预应变之后,双相钢的屈服强度提高了106MPa,低合金高强钢的屈服强度提高了28MPa;预应变之后再经历烘烤,双相钢的屈服强度提高了149MPa,而低合金高强钢的屈服强度只提高了66MPa;预应变或烘烤硬化之后,两种钢的应变硬化率均降低,但双相钢仍然具有很强的应变硬化能力,其应变硬化率接近于低合金高强钢未预应变条件下的;铁素体马氏体组织赋予了双相钢比低合金高强钢更强的应变硬化能力。     

奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析

由于较好的低温性能,奥氏体不锈钢被广泛应用于LNG低温储罐,而奥氏体不锈钢的应变强化技术能提高材料的屈服强度实现容器的轻量化设计。在工程上,奥氏体不锈钢材料性能数据呈现一定的离散性,在压力容器制造和使用过程中,容器的尺寸和使用条件也是随机变量。利用可靠性设计中的一次二阶矩法和ANSYS软件中的Prob Design模块,可以得到了应变强化前后容器关键参数的随机分布,从而得到强化前后结构可靠度的变化,为奥氏体不锈钢应变强化容器的设计和制造提供支持。     

低温绝热压力容器失效因素及检验技术研究

低温绝热压力容器在使用的过程中,常因为失效产生很大的安全隐患,本文主要针对材料是奥氏体不锈钢的压力容器进行分析,首先对绝热压力容器的概念进行阐述,并给出了低温绝热压力容器在不同温度和预应变条件下材料的屈服强度和抗拉强度的变化情况,分析了压力容器的失效因素,提出了解决办法。旨在为今后压力容器的检验工作提供参考,为压力容器检验和维修提供理论依据,确保整个系统的可靠运行。     

塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响

对316L奥氏体不锈钢板试样进行不同程度的塑性预变形,通过电化学充氢及拉伸试验,研究了塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响。结果表明:随着塑性预变形量的增大,316L不锈钢的屈服强度和抗拉强度均有提高,但塑性降低;充氢后316L不锈钢的强度变化不大,但塑性进一步降低,充氢导致了316L不锈钢发生塑性损减,且随着塑性预变形程度的增大,氢致塑性损减的程度也增大,塑性预变形导致材料的氢脆敏感性增大。     

应变速率对高碳硅锰TRIP钢力学性能的影响

研究了0.63C 1.75Si 1.68Mn高碳硅锰TRIP钢室温低应变速率下的拉伸性能。应变速率由4.6×10-3s-1降至4.6×10-6s-1时,高碳硅锰TRIP钢伸长率由14%～15%提高到22%左右;屈服强度由1015MPa提高到1198MPa;抗拉强度由1448MPa提高到1546MPa;拉伸试样中残留奥氏体量减少,这表明在低应变速率下应变诱导相变、相变诱发塑性能充分进行。因此,该钢种特别适合于用做岩石蠕变条件下工作的煤巷超高强度锚杆材料。     

基于应变强化技术的低温储罐轻量化设计

随着低温液化气体的日益广泛应用,深冷容器的需求量不断增加。在保证安全的前提下,实现深冷容器的轻量化,对于降低制造成本具有重要意义。采用室温应变强化技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度,显著减薄奥氏体不锈钢制深冷容器的壁厚,减轻重量。试验测定了304不锈钢应变强化效应,并采用常规设计、分析设计和极限分析三种不同的方法,对相同设计参数的304不锈钢制低温储罐内筒进行强度设计,发现应变强化后材料的屈服强度显著提高。若考虑应变强化,按常规设计内筒柱壳厚度可降低50％,按分析设计可降低45％,而按极限分析,承载能力可提高139％。     

钢材屈服与抗拉强度的分布规律和参数研究

考虑钢材屈服与抗拉强度的随机不确定性,研究其分布规律与分布参数,是建立结构可靠性设计方法的基础工作之一。应用数理统计方法,对试验数据的有效性进行了研究,分析了屈服与抗拉强度的分布规律,计算了其分布参数的取值区间,确定了其工程许用值。基于奥氏体不锈钢S30408在液氮温度时的屈服与抗拉强度的60组试验数据,研究结果表明:1)在显著度为0.05时,其屈服与抗拉强度是基本符合正态分布的随机变量。2)在双侧置信度为98%时,屈服强度的均值不小于487.2MPa但不大于526.0MPa,标准差不小于52.23MPa但不大于79.89MPa;抗拉强度的均值不小于1632.4MPa但不大于1671.0MPa,标准差不小于51.78MPa但不大于78.87MPa。3)屈服与抗拉强度的工程许用值应分别不大于384MPa与1531MPa。     

预应变对304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响

采用拉伸试验机对304奥氏体不锈钢进行了不同程度的塑性预应变,然后利用新型低温气体渗碳工艺对其进行渗碳处理,最后通过残余应力仪、X射线衍射仪、铁素体测量仪等分析了预应变对304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响。结果表明:预应变后304奥氏体不锈钢中发生了马氏体相变,马氏体转变量随着变形程度的增大而增多,当预应变超过15%后马氏体转变量的增加比较显著;预应变几乎不会影响其渗碳层的厚度,且渗碳层中的马氏体转变为扩张奥氏体(γC);预应变不影响304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的表面强化效果。