铁素体不锈钢的疲劳裂纹扩展

本文用线弹性断裂力学法研究了 AISI409与18Cr—Nb 铁素体不锈钢在 25～649℃ (77～1200°F) 空气环境下的疲劳裂纹扩展 (FCP) 行为。疲劳裂纹扩展速率 (da)/(dN) 满足 Paris 关系:(da)/(dN)=C(⊿k)~n。室温下应力比 (R) 对(da)/(dN)的影响在低⊿k下较为敏感。(da)/(dN)随温度的提高和加载频率的减小而增加,但对18Cr—Nb,475℃(885°F)下的(da)/(dN)却高于538℃(1000°F)下的(da)/(dN),这与含Cr量高于15％时的475℃脆性有关。文中还测定了室温与高温下的材料常数c与n值。并对疲劳裂纹扩展机理进行了探讨。     

2205双相不锈钢高周疲劳诱发的相变行为

目前,对2205双相不锈钢(2205DSS)在疲劳载荷下的相结构演变还缺乏报道。对2205DSS双相不锈钢进行了高周疲劳试验,采用面积统计法测定了铁素体、奥氏体及其两相比,研究了应力幅值和循环周次对铁素体高周疲劳的影响,分析了疲劳诱发的相变机理,探讨了高周疲劳对2205DSS相变行为的影响。结果表明:随着应力幅值和循环周次的增加,2205DSS双相不锈钢中奥氏体逐渐减少,铁素体及其与奥氏体的比逐渐增加;两相具有不协调变形能力,循环载荷在相界处产生局部应力集中以及累积应变能增加,是促进碳原子发生上坡扩散并诱发界面向奥氏体方向移动的原因。     

2205双相不锈钢电解腐蚀新方法

2205双相不锈钢因具有高耐腐蚀性,在进行材料性能评定时,其显微组织很难快速、清晰地显现出来。在现有双相不锈钢腐蚀方法的基础上,采用草酸、碳酸氢钠、硝酸和甘油的配方,对腐蚀液进行优化,运用电解腐蚀的方法,可以在短时间内得到清晰的双相不锈钢显微组织。     

2205 双相不锈钢在熔融氯化物盐膜下的腐蚀

利用热重分析考察了表面涂有ZnCl2-KCl混合盐膜的2205双相不锈钢在450℃氧化性气氛中的耐蚀性，结果表明，材料发生加速腐蚀，形成厚且疏松的表面腐蚀层。并在基体内发生晶间腐蚀及沿富Cr相的择优侵蚀，在该环境下，材料中较高的Cr含量没有提供充分的保护性，甚至恶化材料的耐蚀性能。用热力学讨论其作用机理。     

中碳合金钢双相组织疲劳裂纹扩展的研究

研究了４２ＣｒＭｏ钢亚温淬火及二次淬火两种双相组织的疲劳裂纹扩展行为。结果表明，亚温淬火双相组织可显著提高裂纹萌发生抗力，降低扩展速率；较高的疲劳性能与裂纹尖端闭合应力，断口表面粗糙度以及裂纹扩展路径弯折程度有关。断裂力学分析表明，粗糙度诱发裂纹闭合效应及裂纹路径变折效应是提高裂纹扩展抗力的主要因素，同时得到上述两种效应对裂纹扩展速率影响的表达式。     

2205双相不锈钢GTAW焊接接头组织演化

研究了ER2205不锈钢在固定焊接参数条件下的自动TIG焊接接头的两相组织演化规律。结果表明:受到原始焊道热作用的TIG焊缝具有约50%～60%的铁素体相比例,对应热影响区中的铁素体含量高达70%;随着焊接过程的进行,受到后续焊道热作用影响的焊缝和热影响区的铁素体含量持续降低;在后续焊道焊接过程中焊缝组织不断析出奥氏体相,铁素体相比例不断降低;热影响区中的铁素体含量受到自身焊道和后续一个焊道的影响比较明显;焊缝中部焊道的铁素体相比例低于打底焊道和盖面层焊道。     

粉末冶金铝合金的疲劳裂纹扩展行为

疲劳性能是粉末冶金铝合金一项重要的使用性能,研究疲劳裂纹扩展行为是研究疲劳性能的一种重要的方法。总结了影响粉末冶金铝合金疲劳裂纹扩展速率的各种外部因素和内部因素,外部因素主要包括应力比、温度、制备方法等,内部因素有晶粒尺寸、夹杂物、铝基复合材料中的增强相颗粒等,并详细阐述了这些因素的影响机制。     

316L不锈钢扩散连接接头界面疲劳裂纹扩展行为

采用单边缺口试样对316L不锈钢扩散连接接头进行显微疲劳试验,实现微观尺度下界面裂纹扩展和微孔隙演化的原位观测.试验观察表明:动载荷下界面裂纹扩展时,裂纹尖端晶粒内产生局部的塑性变形,但几乎观测不到界面微孔隙的扩展,也未见微孔隙与微孔隙的相连;微孔隙对界面裂纹萌生和扩展的影响不大;扩散连接过程中所形成的谷脊状界面可以改变裂纹的扩展路径.     

氢气环境下2205双相不锈钢的氢致开裂研究

为了研究氢气环境下双相不锈钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响规律,建立氢气环境下双相不锈钢疲劳应变组织演化—氢致开裂之间的关联机制,在5 MPa氢气和5 MPa氮气2种环境中对2205双相不锈钢试样进行了慢应变速率拉伸和疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明：在氢气环境下,2205双相不锈钢在慢应变速率拉伸过程中的氢脆敏感性不高,而在疲劳过程中氢脆现象显著,5 MPa氢气环境下2205双相不锈钢的疲劳裂纹扩展速率比氮气环境中的快18倍;氢气能够促进2205双向不锈钢疲劳裂纹尖端周围组织的局部塑性变形,并进一步导致氢致开裂。在氢气环境下2205双相不锈钢疲劳变形过程中,不同的相结构其氢致开裂机理也不同,铁素体相容易形成河流状花样断口形貌(解理断口),而奥氏体相断口形貌多呈现平行的滑移带特征,奥氏体相在铁素体相的解理开裂过程中对裂纹具有阻碍作用。     

2205和316L不锈钢在钾钠混合熔盐中的腐蚀行为

为了研究不同种类不锈钢在混合熔盐中的高温腐蚀行为,在不同温度的钾钠混合熔盐(KCl+Na2SO4+K2SO4)中通过对2205双相不锈钢和316L不锈钢进行不同时长的静态腐蚀试验,研究了2种材料的物相组成以及表面腐蚀形貌、微区成分和腐蚀动力学曲线.结果 表明:2种材料均发生了氧化腐蚀,它们都具有相似的抛物线腐蚀动力学特征,随腐蚀时间的延长,单位面积内腐蚀增重先快速增长后缓慢增长.在600℃和650℃高温腐蚀24 h后,2205双相不锈钢和316L不锈钢有类似的高温腐蚀规律,质量损失分别达到5 mg/cm2左右和8 mg/cm2左右;在700℃下316L不锈钢的腐蚀速率明显低于2205双相不锈钢,这是由于在钢表面较快地形成了NiCr2O4 NiFe2O4和NiO的腐蚀产物层,它们可以有效地减缓腐蚀速率,从而对基体起到了良好的保护作用.     

敏化处理对2205双相不锈钢组织与力学性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)方法及力学性能测试等研究手段,研究了敏化处理对2205双相不锈钢显微组织及力学性能的影响.结果表明:850℃敏化处理.在α/γ和α/α相界析出σ,X相,并且随着敏化时间的延长,析出相含量增加;敏化处理后材料的强度有所提高,塑性明显降低,拉伸微观断口以解理平面...     

热压缩过程中2205双相不锈钢的组织演变和软化机制

在不同变形温度和应变速率条件下对2205双相不锈钢进行高温压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对其显微组织中铁素体和奥氏体两相的影响,分析了高温变形软化机制。结果表明:随着变形温度的提高这种钢的峰值应力及其对应的应变逐渐减小。随着变形温度从850℃提高到950℃,2205双相不锈钢显微组织中的铁素体向奥氏体的转变占主导地位;变形温度高于950℃时,随着变形温度的提高铁素体与奥氏体之间的强度水平之差逐渐减小,显微组织中的奥氏体向铁素体的转变占主导地位。在本文的热变形条件下2205双相不锈钢的显微组织中铁素体呈现出与奥氏体不同的软化机制,铁素体的软化机制为动态回复和动态再结晶,而奥氏体因层错能较低其软化只能通过有限程度的动态回复进行。     

空气和腐蚀环境下双相不锈钢SAF2507的疲劳性能

对超级双相不锈钢SAF2507分别在空气和3.5%NaCl溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究两种介质下SAF2507不锈钢的疲劳性能。结果表明:宏观上,双相不锈钢SAF2507在3.5%NaCl腐蚀环境中的疲劳强度较空气中的下降幅度小,为空气下的90%。但微观上,空气中疲劳断口表现为韧性断裂,在铁素体和奥氏体相上呈现大量疲劳辉纹;腐蚀环境下,奥氏体为韧性断裂,而铁素体呈现解理断裂模式。两相上疲劳辉纹的宽度和间距随着晶粒位向及二次裂纹的开裂而不同。在奥氏体-铁素体双相不锈钢的疲劳断口中,不能根据疲劳辉纹的间距进行相的鉴别。     

2507双相不锈钢在NaClO溶液中的腐蚀性能EI北大核心CSCD

采用电化学动电位再活化法(EPR)、动电位极化和交流阻抗测试方法(EIS)研究2507双相不锈钢(SAF2507)在5g/L NaClO溶液中的晶间腐蚀和点腐蚀行为,并采用X射线光电子能谱(XPS)研究SAF2507腐蚀后表面形成的钝化膜组成。结果表明:SAF2507的再活化率Ra为0.68%,具有良好的耐晶间腐蚀性能;动电位极化和EIS的测试结果表明:SAF2507极化后能够发生自钝化现象,钝化区间为-0.5~0.6V;电荷传递电阻为1.389×10~4Ω·cm^2,说明其具有较强的耐点腐蚀性能。XPS研究表明SAF2507在5g/L NaClO溶液中钝化膜主要成分为Cr,Fe等氧化物和氢氧型化合物。同时进一步探讨了SAF2507的腐蚀机理。     

Cavitation Erosion Behavior of CrMnN Duplex Stainless Steel in Distilled Water and 3% NaCl Solution

The cavitation erosion (CE) behavior of CrMnN ferrite-austenite duplex stainless steel in distilled water and 3% NaCl solution was investigated by using a magnetostrictive-induced CE facility. The damaged surfaces were observed by scanning electron microscope (SEM). It was found that the CE resistance of CrMnN steel was higher than that of 0Crl3Ni5Mo steel. The mass loss rate of CrMnN steel in distilled water was similar to that in 3% NaCl except at the early stage of CE. The failure mode of ferrite phase was brittle fracture, which had adverse effect on the resistance to CE, while the failure of austenite phase was a ductile failure in CrMnN steel. The excellent resistance to CE was related to the good mechanical properties of austenitic phase and the consumption of CE energy by plastic deformation involving slip and twinning.     

铜绿假单胞菌对2205双相不锈钢腐蚀行为的影响

将具有(111)择优取向的岛状奥氏体相嵌入连续铁素体的2205双相不锈钢(2205 DSS)工作面浸泡在铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)中进行电化学测试,研究浸泡时间对2205 DSS 微生物腐蚀行为的影响。开路电位(OCP)、线性极化电阻(LPR)以及电化学阻抗谱(EIS)表明,在7 d浸泡期的无菌溶液中测得的E_OCP、极化电阻(R_p)和电荷转移电阻(R_ct)均比在有菌溶液中的大,表明铜绿假单胞菌加速了2205 DSS的腐蚀。动电位极化曲线表明,2205 DSS在无菌和有菌溶液中的维钝电流密度(i_p)都随着浸泡时间的延长而不断增大,且在浸泡1 d、3 d、7 d的每个时间点有菌溶液的i_p均比无菌环境的大,进一步证明铜绿假单胞菌加速了2205 DSS的腐蚀进程。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,在有菌溶液中随着浸泡时间的延长表面粘附的细菌量逐渐增多,浸泡3 d后样品表面的细菌聚集成一个个小团簇,浸泡7 d菌落进一步聚集形成细菌生物膜。对腐蚀后样品表面局部腐蚀形貌的观察发现,细菌生物膜的形成加速了表面局部腐蚀的发生,导致严重的局部腐蚀。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,在存在铜绿假单胞菌的条件下2205 DSS表面形成溶于水的CrO₃,使MIC点蚀发生。     

S32101双相不锈钢晶间腐蚀试验裂纹判定

美标材料ASTM A240UNS S32101双相不锈钢板按照标准ISO 3651—2:1998中的方法 A(16%硫酸—硫酸铜法,16%为质量分数)进行晶间腐蚀试验后,弯曲受检面处出现裂纹,对空白对比试样实施冷弯后也发现裂纹,难以判定是否为晶间腐蚀所造成的裂纹缺陷。利用金相方法对裂纹形貌进行观察,并结合力学性能测试和化学成分分析,得出弯曲受检面产生的裂纹不是晶间腐蚀所造成的裂纹。     

热模拟2205DSS焊接HAZ的点蚀实验研究

采用热模拟法模拟焊接热过程,研究了2205双相不锈钢(DSS)的模拟焊接粗晶区的耐点蚀性能和金相组织的关系,探讨了冷却时间t8/5对模拟热影响区(HAZ)组织与点蚀性能的影响.结果表明:冷却时间t8/5对组织及点蚀性能有较大的影响,随冷却时间t8/5的增加,铁素体含量减少,奥氏体含量增加,模拟HAZ的点蚀率和点蚀相对面积降低,但仍大于母材,而最大点蚀深度增大,但低于母材.当冷却时间t8/5为100s左右时,模拟HAZ的抗点蚀性能接近母材的抗点蚀性能.     

双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能研究

目的 针对双相不锈钢激光焊接接头两相比例失衡的问题,研究双相不锈钢2205激光焊接接头组织和性能。方法 采用Disk 6002碟片激光器对2205双相不锈钢进行激光焊接,通过在纯氩气保护气中添加体积分数为60%的氮气,向熔池中过渡氮元素,以提高焊缝中的奥氏体含量;采用金相显微镜、电子背散射衍射技术、电子探针X射线显微分析仪、显微硬度仪和上海辰华CHI760E电化学工作站等手段,对激光焊接接头表面组织、元素含量、显微硬度和耐腐蚀性能进行表征和测试。结果 与纯氩气保护焊接接头相比,当在保护气中添加60%（体积分数,下同）的氮气后,奥氏体相体积分数达到39.89%,提升了25.94%,奥氏体中氮元素的质量分数达到0.679%时,氮元素的质量分数提升了0.196%,焊缝中奥氏体显微硬度为307.4HV,铁素体显微硬度为298.9HV,极化曲线腐蚀电流密度升高,阻抗弧半径减小。结论 在保护气中添加60%的氮气后,激光焊接接头中奥氏体的体积分数提升,增加的奥氏体组织以晶内奥氏体为主,并且更多的氮元素进入到奥氏体相中,焊缝中的奥氏体和铁素体硬度略有升高,耐蚀性和钝化膜稳定性有所下降。