345MPa级耐候钢中Ni对Cu富集行为的影响

用扫描电镜和电子探针研究了含Ni和不含Ni两种成分的345 MPa级耐候钢的Cu富集行为。经1200℃保温2 h后,含Ni钢的氧化层较薄,厚度为132μm,大量白色富铜相在外氧化层中形成。在热轧除鳞时,含富Cu相的外氧化层脱落,热轧板表面形成较平整的二次氧化铁皮,钢板表面光滑。不含Ni耐候钢的氧化层较厚,为177μm,富Cu相主要在内氧化层中形成,并沿奥氏体晶界渗入基体。富Cu的内氧化层粘附于基体表面,不易随鳞脱落,在热轧时轧入基体,使得热轧板表面粗糙。本文通过试验分析提出了在钢中添加Ni避免热脆的机理。     

低合金钢铸坯高温氧化行为探讨

利用SEM/EDS/XRD等分析手段,研究了低合金钢铸坯在1000~1250℃保温2 h的氧化行为。结果显示,氧化皮为多层结构,主要由Fe_3O_4和FeO组成。当加热温度为1 000℃时,氧化皮主要由外层和内层组成。当加热温度从1050℃提高到1150℃时,开始形成中间层氧化皮并逐渐增厚,外层氧化皮厚度大幅增加,但内层氧化皮厚度增加不大。当加热温度提高到1200℃时,中间层氧化皮层数由一层增加到两层,基体表面的氧化由均匀氧化转变成严重的晶界氧化。当加热温度提高到1250℃时,中间层氧化皮层数并没有继续增加,基体表面氧化则恢复到均匀氧化。另外,Ni和Cu在内层氧化皮中存在富集现象,而Si则主要富集于界面附近。     

SPA- H钢高温氧化膜生长机理研究

研究了 SPA- H钢在 950～1 200 ℃温度下氧化 1 min 的氧化膜生长规律。结果表明： 在1 000 ℃条件下元素界面扩散氧化造成界面形成一层致密的以Si、Cr、Cu为主的氧化膜,可以起到明显的抗氧化作用;随着温度升高到1 100 ℃,加之元素扩散能力的差异,Si逐渐向铁皮内扩散,Cu、Cr仍以界面富集为主,但是由于Si元素界面富集量的减小,其界面层内的Cu、Cr元素含量升高,开始出现零星的内氧化圆点;温度升高到1 200 ℃,P、Cr等高温相不稳定,且由于达到富Si高温相的熔化温度,界面富集氧化膜完整性遭到破坏,内部形成较厚的氧化圆点。     

铜元素在钢表面氧化过程中富集规律的研究

对不同铜含量的钢在表面氧化过程中铜的富集规律进行了研究。研究结果表明:钢的热加工性能与钢中铜含量有着密切联系。残余铜含量越高,晶界与基体界面氧化腐蚀越严重,热脆性倾向越大;热加工时间越长,液态富铜相渗透晶界越深,分布面越宽,晶界富集量越多;热加工温度越高,晶内、晶界氧化越剧烈。合理地改善热加工时间和温度,可以减轻钢中残余铜元素所导致的热脆性。     

加热温度对10CrNiCuSi钢氧化铁皮的影响

为改善10CrNiCuSi船板钢表面质量粗糙的问题,采用电阻炉开展了1100~1300 ℃高温氧化试验,利用弯曲试验评价了氧化铁皮的剥离性,并研究了不同温度下氧化铁皮的演变规律。结果表明,随着加热温度的升高,氧化速率增大,氧化层厚度明显增加。氧化铁皮主要由Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO和内氧化层组成,而内氧化层主要由FeNiCu、Fe₂SiO₄和FeO相组成。加热过程中Fe₂SiO₄/FeO共晶液相的产生对氧化铁皮的剥离性具有重要影响。在1100 ℃和1150 ℃条件下,内氧化层中的Fe₂SiO₄呈现颗粒状或块状弥散分布,氧化铁皮与基体之间界面平直,氧化铁皮易于剥离;在1200、1250和1300 ℃条件下,Fe₂SiO₄-FeO或Fe₂SiO₄发生熔化形成液相渗入基体和氧化铁皮中,造成界面粗糙,而锚状FeNiCu相与基体及氧化铁皮具有较好的结合力,两者的协同作用造成氧化铁皮难于剥离。因此在1100 ~1150 ℃条件下去除氧化铁皮较为合适。     

加热温度对铜时效硬化钢表面氧化层结构和组成的影响

应用扫描电镜背电子散射研究了加热温度对铜时效硬化钢HSLA-100表面氧化层结构和成分的影响。研究发现,随加热温度升高,氧化层厚度增加且结构发生变化,氧化层可根据其组成分为3个部分:氧化铁层、富Cu相层和过渡层;氧化层中的Cu以富Cu-Ni相的形式存在,加热温度对富Cu-Ni相的成分具有明显影;随加热温度的升高,过渡层的结构和相组成发生变化。     

Ni含量对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢富铜相析出的影响

研究了不同Ni含量的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在1040℃固溶后油冷和炉冷(均进行480℃时效,分别表示为OC、FC试样)两种热处理工艺下的力学性能和微观组织变化规律,通过力学性能测试、SEM和TEM观察,探讨了Ni含量对力学性能和富铜相析出的影响.研究表明:FC试样的强度由于炉冷过程中析出了粗大的富铜相而显著低于OC试样的;随Ni含量的提高,两种试样的强度均增加,但差距在缩小,其原因是炉冷过程中析出的富铜相尺寸逐渐细小,表明Ni可以提高了Cu在γ相区的溶解度,延缓了固溶后炉冷过程中的富铜相析出;随时效温度的提高,不同Ni含量试验钢的强度降低,且Ni含量高的试验钢强度降低更显著;随Ni含量的提高,时效过程中富铜相的形核速率和长大速度增加,表明Ni降低了Cu在钢中的扩散激活能.     

铜钨/20钢双金属的液相扩散连接

本文首先研究了铜钨合金与20钢的直接扩散连接，发现整体材料在过渡层在铜钨近过渡层界面产生了脆性的Fe2W金属间化合物薄层，恶化了接头结合质量。为了解决此问题，引入Cu-2wt.%Cr夹层，在1200℃~1380℃的范围内制备了的铜钨/20钢整体材料。加入夹层后在铜钨与20钢界面形成了一个完整的冶金过渡层，消除了直接扩散连接过程中产生的Fe2W脆性金属间化合物薄层，在光镜下观察到界面过渡层由浅色的基体包围的深色蠕虫状组织构成，XRD与EDS能谱分析结果表明，其中的浅色基体为铜基体，黑色蠕虫状组织为富铁相。随着扩散连接温度的升高，界面过渡层中的深色蠕虫状组织由20钢一侧向铜基体中延伸，并不断长大。1250℃扩散连接时，深色蠕虫状组织均匀分布于整个过渡层。并对不同温度下的铜钨20钢复合材料进行了室温力学性能测试，发现1250℃时界面强度达到最大，为145Mpa。利用SEM对拉伸断口形貌观察，发现整体界面平整无韧窝，由Cu相韧性撕裂棱与平整的富铁相区域组成。     

铜砷共存时砷含量对钢的高温氧化行为与热裂性的影响

采用热重分析仪、扫描电镜(SEM)和Gleeble模拟热压缩试验等研究了铜砷共存时砷含量对含0.22mass％Cu钢的高温氧化行为(1000～1150℃)及热裂性的影响.结果表明:当氧化温度低于1100℃时,试验钢的氧化动力学先服从线性规律,后服从抛物线规律;当温度高于1100℃时,氧化后期脱离抛物线规律.随砷含量的增加,试验钢的抛物线阶段的氧化速率常数Kp和氧化增质量增加,氧化激活能降低.砷含量越多,试验钢的氧化层总厚度越厚.钢中砷元素的加入量越多,向基体渗透的富铜液相量越大,钢在热加工过程中的表面热裂倾向性越大,并且富铜液相量和钢表面热裂倾向性在1050℃时达到最大.     

低合金钢中合金元素高温氧化行为研究

对低合金钢进行了900~1 200 ℃高温氧化实验,对钢中Si、Mn、Cu、Cr和Ni等合金元素的高温氧化行为进行了研究。结果表明：高温下Si元素与Cu元素存在明显的富集,Si元素会氧化生成Fe2SiO4,阻碍铁离子在氧化铁皮中的扩散,使钢具有一定的抗氧化性;Cu元素可以改善钢的强度、韧性与耐腐蚀性,但是高温氧化后极易形成“富铜液相”,导致出现“铜脆”现象;在1 200 ℃下,Cr元素和Ni元素也会发生富集,Cr在高温下会在氧化铁皮和基体钢之间形成FeCr2O4,同样具有一定的抗氧化性;Mn的氧化物与Fe的氧化物很相似,两者相应氧化物有很高的互溶度;Ni元素对氧化过程没有较大的影响。     

冷轧304不锈带钢边鳞缺陷的成因分析及其改进措施

针对冷轧304不锈带钢表面的边鳞缺陷，采用扫描电镜对带钢表面及横截面缺陷形貌和成分进行了分析，并对实际生产数据进行了统计，分析了冶炼化学成分、连铸二冷比水量、板坯加热工艺参数与边鳞缺陷降级率的关系。结果表明，冷轧304不锈带钢边鳞缺陷的产生是板坯高温塑性不佳及其加热工艺不合理造成的。为此提出了针对性的改进措施：严格控制钢液化学成分，N质量分数小于0.045%，Cu质量分数小于0.15%，并加入适量的B（0.001 5%~0.003 5%）；同时保证连铸二冷比水量控制在0.60~0.75 L/kg；优化加热工艺，控制板坯在炉加热时间小于220 min，均热段温度不高于1 220 ℃。采用上述改进措施，冷轧304不锈带钢边鳞缺陷降级率显著降低，从8.5%降至1.2%以下。     

冷轧304不锈带钢边鳞缺陷的成因分析及其改进措施

针对冷轧304不锈带钢表面的边鳞缺陷，采用扫描电镜对带钢表面及横截面缺陷形貌和成分进行了分析，并对实际生产数据进行了统计，分析了冶炼化学成分、连铸二冷比水量、板坯加热工艺参数与边鳞缺陷降级率的关系。结果表明，冷轧304不锈带钢边鳞缺陷的产生是板坯高温塑性不佳及其加热工艺不合理造成的。为此提出了针对性的改进措施：严格控制钢液化学成分，N质量分数小于0.045%，Cu质量分数小于0.15%，并加入适量的B（0.001 5%~0.003 5%）；同时保证连铸二冷比水量控制在0.60~0.75 L/kg；优化加热工艺，控制板坯在炉加热时间小于220 min，均热段温度不高于1 220 ℃。采用上述改进措施，冷轧304不锈带钢边鳞缺陷降级率显著降低，从8.5%降至1.2%以下。     

含铜超级奥氏体不锈钢的固溶行为

通过Thermo-Calc热力学计算软件制定含Cu超级奥氏体不锈钢的固溶处理温度为1000~1200 ℃,保温60 min。通过光学显微镜、SEM与EDS研究了固溶温度对含Cu超级奥氏体不锈钢显微组织、析出相和夹杂物的影响,研究结果发现Cu能促进试验钢的再结晶及析出相的溶解,在1000 ℃以上固溶处理时析出相均为σ相。试验钢的夹杂物类型主要是镁铝氧化物和硫化物。确定1200 ℃为微Cu试验钢的最佳固溶处理温度。     

Influence of superficial coating of CeO2 on the oxidation behavior of AISI 304 stainless steel

The effect of a superficially-applied, cerium-oxide coating on the non-isothermal oxidation behavior of AISI 304 stainless steel in dry air has been investigated. The heating rate employed was 3 K/min up to a final temperature of 1423 K. The reactive oxide coating not only reduced the reaction rate but also facilitated scale adhesion to the alloy substrate. Post-oxidation analyses of the alloy/scale combination using optical microscopy, SEM, EDAX, and XRD provide evidence for a changeover in the mechanism of oxide growth from the scale/gas interface to the alloy/scale interface for the coated steel.     

Ce对Ni—Cr—Cu合金抗氧化性的影响

作者研究了添加0.1％和0.8％Ce的Ni—Cr—Cu合金在空气中1200℃100小时等温氧化和500小时循环氧化。Ni—Cr—Cu合金中添加微量Ce后,显著降低了氧化速率,增加了氧化膜的剥落抗力。氧化速率降低是添加Ce后各种效应综合作用的结果。它们是:(1)由于Cr的扩散加快,富Cr保护膜更迅速形成;(2)聚集在膜/合金界面附近的含Ce氧化物与空位复合,减少了膜/合金界面的空洞;(3)固溶于氧化膜中的含Ce氧化物阻碍了Cr~(3+)沿氧化物晶界的短程扩散。 提高耐剥落抗力主要原因是:(1)添加Ce使氧化膜晶粒变细,从而改善了塑性变形和适应热应力的能力;(2)0.8Ce合金中稀土氧化物“钉扎”(Keying)作用改善了膜与合金粘附性,并改变了热应力的分布状态。     

Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温塑性变形行为

为了研究Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温力学性能,利用Gleeble-3500热模拟机对Y12Cr18Ni9Cu钢进行了不同温度的高温拉伸试验,并对断口形貌、抗拉强度以及断面收缩率进行了分析。结果表明,随着温度升高试验钢的高温抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐增加。试验钢的低温脆性区为800～900℃,未出现高温脆性区。低温脆性区的出现是由于材料在热变形过程中没有发生动态再结晶,并且由于硫化物与基体所能承受的变形能力不同,裂纹在硫化物与基体界面产生,最终导致脆性断裂。在1150～1250℃温度范围内,试验钢发生了动态再结晶并表现出良好的高温热塑性,Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的热加工温度应选择在1150～1250℃之间。     

17CrNiMo6齿轮钢的组织均匀化

以17CrNiMo6齿轮钢为研究对象,通过对其锻态试样进行不同温度和不同时间的退火处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)组织分析手段和Origin数据处理软件,对其带状组织形成原因以及均匀化行为进行了研究与定量分析。结果表明,C、Cr、Ni、Mn和Mo元素在珠光体+贝氏体区域的富集是17CrNiMo6齿轮钢带状组织产生的根本原因,当加热温度为1100 ℃、保温时间为11 h和加热温度为1250 ℃、保温时间为2 h以上时,带状组织已消除,但合金元素不均匀程度仍较高。当加热温度为1250 ℃、保温时间为4 h时,C、Cr、Mn、Ni、P、S、Mo的偏析系数K分别为1.02、0.98、1.02、1.02、1.01、0.98、0.98,元素分布也达到均匀。     

固溶处理冷却速率对ZG0Cr17Ni4Cu4Nb钢性能的影响

研究了固溶处理冷却速率对ZG0Cr17Ni4Cu4Nb钢时效后力学性能的影响。固溶处理温度为1040℃和1050℃,冷却方式为空冷、水冷和油冷;时效温度分别为470℃、480℃、490℃、500℃和550℃。结果表明,固溶处理后的冷却速率对ZG0Cr17Ni4Cu4Nb钢力学性能的影响很大,最佳热处理工艺为1040℃保温50 min,油冷,然后490℃时效3 h空冷,再于470℃时效4 h空冷。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。