合金元素对油船用低合金钢腐蚀行为的影响

采用恒温浸泡的标准试验方法,考察了4种不同合金体系船体钢在强酸性氯离子介质中的腐蚀行为,探讨了合金元素对钢腐蚀行为的影响,结果表明:Cu和Ni对钢的耐蚀性有显著影响,随着Cu、Ni含量的增加,钢的耐蚀性逐渐提高,自腐蚀电位提高,电流密度显著降低,界面电荷传递电阻明显增大。Cu是提高钢在强酸性氯离子环境中耐蚀性的主要元素,其主要机理为其以再沉积颗粒(100~500nm)的方式在钢的表面富集,并具有较高的稳定性,该沉积颗粒钝化了钢基体,降低了钢的溶解速度。Ni元素在钢中的存在显著提高了钢的基体电位,降低了材料的腐蚀敏感性,但Ni元素在锈层中的富集特征不明显。     

碳含量和组织类型对低合金钢耐蚀性的影响

研究了不同碳含量和显微组织的低合金钢的耐腐蚀性能和腐蚀行为,并与商业耐候钢09CuPCrNi进行了相应的比较.通过金相显微镜、扫描电镜观察,轧后水冷钢的主体组织为板条状贝氏体,轧后空冷钢为针状铁素体、粒状贝氏体、M/A小岛和少量渗碳体(珠光体)的混合物.用干湿循环加速腐蚀实验对耐蚀性测定结果表明:低碳钢(0.03%C)和轧后水冷的较高碳含量钢(0.1%C)的耐蚀性均明显优于09CuPCrNi;低碳含量钢的组织类型对其耐蚀性影响不大;较高碳含量情况下,单相贝氏体钢的耐蚀性优于由铁素体、渗碳体(珠光体)等构成的复相组织钢;轧后水冷时,不同碳含量的钢耐蚀性差别不大;轧后空冷时,低碳含量钢的耐蚀性优于较高碳含量钢.用扫描电镜对锈层进行观察,可以看出耐蚀性较好的样品在腐蚀后期形成了致密的内锈层.     

一种Fe-C-Si-Mn-Cr-Mo钢碳配分行为对组织的影响

 利用Formastor-FⅡ全自动相变仪模拟研究了一种Fe-0.24C-0.3Si-1.0Mn-0.56Cr-0.17Mo（质量分数,%）钢在冷却过程中的碳配分行为及其对马氏体和残余奥氏体的影响,用扫描电镜、透射电镜进行微观组织表征,用X射线衍射法和电子背散射衍射法测定残余奥氏体体积分数。结果表明,试验钢分别经末段慢冷和直接快冷工艺冷却后均获得马氏体＋残余奥氏体两相组织,其中直接快冷工艺所得马氏体相对杂乱,尺寸较小,残余奥氏体体积分数较少;而末段慢冷工艺所得马氏体板条较长,且发生了碳的配分,残余奥氏体体积分数较多,以薄膜状分布在马氏体板条间,板条内部含有高密度位错。     

AM对低碳贝氏体钢等温相变和显微组织的影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下5个不同温度等温淬火实验,研究了Ms以上和以下温度等温淬火对低碳贝氏体钢组织和相变动力学的影响。结果表明,试样在Ms以下等温淬火时,保温前生成的先马氏体（AM）显著缩短了等温贝氏体相变孕育期,加速贝氏体形核,细化贝氏体组织。然而,Ms以下等温淬火时,总的等温贝氏体相变动力学与先马氏体的体积分数（fAM）有很大关系,当fAM较低时,AM的形成缩短了贝氏体相变孕育期,加速了贝氏体相变,当fAM过高时,又阻碍贝氏体相变,延长贝氏体总的相变时间。最后,采用Austin Rickett(AR)和Johnson Mehl Avrami Kolgomorov(JMAK)动力学模型对等温贝氏体相变动力学进行分析,结果表明,与AR模型相比,JMAK模型更适用于本研究的实验结果。     

霉菌对超高强钢腐蚀行为的影响

采用扫描Kelvin探针测试技术,研究了300M钢、Aermet100钢与超高强不锈钢在黄曲霉、黑曲霉、球毛壳霉、绳状青霉和杂色曲霉组成的混合霉菌菌种作用下的腐蚀行为.通过扫描电镜结合能谱分析对霉菌在三种超高强钢上的生长进行了观察和分析.300M钢试样上霉菌呈现分散式堆积生长,数量逐渐增加;Aermet100钢试样上霉菌呈现分散式单个生长方式,数量逐渐增加;超高强不锈钢上霉菌呈现放射式网状生长方式,数量急剧增加,在钢表面形成一层生物膜.霉菌实验后,三种超高强钢表面都发生一定的腐蚀.300M钢腐蚀最严重,蚀坑宽而浅;Aermet100钢次之,蚀坑窄而深;超高强不锈钢的耐蚀性最好.扫描Kelvin探针测试结果表明,霉菌一定程度上能促进300M钢和Aermet100钢的腐蚀,而对超高强度不锈钢的腐蚀行为有一定抑制作用.     

淬火工艺对马氏体高强钢组织和性能的影响

摘要：采用拉伸、冲击、金相、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等试验手段,研究了在线直接淬火+回火（DQT）与离线再加热淬火+回火（RQT）工艺对马氏体高强钢组织性能的影响。结果表明,2种试验钢组织均为板条马氏体,RQT试验钢原奥氏体晶粒及板条束呈等轴状,板条块较短,板条较宽,DQT试验钢原奥氏体晶粒呈扁平状,板条束贯穿整个晶粒,板条块呈细长状,板条宽度较小;位错强化是DQT试验钢强度较RQT高的主要原因;板条束为控制DQT和RQT试验钢韧性的最小单元;DQT试验钢大角晶界比例较低,其具有较大的马氏体板条束尺寸以及更高的位错密度,断裂应力较低,低温韧性较差。     

干湿交替环境下气体组成对低合金钢腐蚀行为的影响

参照国际海事组织(IMO)所规定的模拟货油舱上甲板(COT)试验条件,利用专门建立的模拟上甲板环境腐蚀试验装置,研究了货油舱上甲板环境中,不同气体成分对低合金钢的腐蚀行为的影响.观察了低合金钢在不同成分的气体中基体和腐蚀产物的宏观和微观形貌,测定了锈层的物相组成.研究结果显示,在干湿交替环境下,低合金钢在SO2+ CO2+O2+N2气体中的腐蚀速率是H2S+ N2气体中的5.7倍;H2S+ N2环境下腐蚀产物为FeS,SO2+CO2+ O2+ N2环境下腐蚀产物为α-FeOOH、Fe2O3、FeSO4,且基体表面存在沿晶界发生的沟渠状和酸性液滴造成的斑状腐蚀形貌.     

碳钢在NaCl溶液中初始腐蚀行为的探讨

采用电化学极化与金相显微镜原位观察相结合的方法,对Q235钢在3%NaCl溶液中腐蚀的初始行为进行了研究。借助原子力显微镜对初始腐蚀的试样观察分析,发现试样在-900 mV(vs SCE)就出现了点蚀,点蚀优先在晶界附近的铁素体上生成。蚀坑长大后,优先沿轧制方向发展,而形成腐蚀沟槽。钢中夹杂没有发生活性溶解,导电性夹杂物作为阴极仅对腐蚀过程起促进作用。     

低碳贝氏体钢在三种典型环境中的腐蚀行为和腐蚀产物

通过干湿循环加速腐蚀实验并结合X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和N₂吸附等方法,研究了低碳贝氏体钢在用相应溶液模拟的三种大气环境(海洋、工业和海洋工业大气)中加速腐蚀行为和腐蚀产物特征.实验结果表明,低碳贝氏体钢在三种环境中的腐蚀速率均低于商业化耐候钢09CuPCrNi.低碳贝氏体钢在上述三种环境中的腐蚀速率也有较大差别,其在含有复合腐蚀因子(Cl^-和SO₃^2-)的环境中腐蚀最为严重,而在只含腐蚀因子SO₃^2-的环境中腐蚀程度最轻.在不同环境中形成的腐蚀产物相组成差别很小,但锈层致密程度相差较大,并且锈层越致密,对应的钢腐蚀速率越低.在三种环境中的腐蚀对钢的拉伸力学性能的影响较小,说明没有产生严重的局部腐蚀.     

强电场对低碳钢淬透性的影响及动力学分析

研究了电场奥氏体化对低碳钢的淬火组织的影响，在低碳钢奥氏体化过程中施加100－300kV/m的直流静电场，增加奥氏体的稳定性，抑制随后冷却过程中奥氏体向珠光体的转变，造成冷却过程中CCT曲线右移，提高了低碳钢的淬透性。     

初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响

中碳钢温变形过程的组织演变包含铁素体动态回复、再结晶和渗碳体的析出球化等过程.采用Gleeble1500热模拟试验机研究了初始组织形态对含碳0.48%(质量分数)的中碳钢在温变形中上述复杂过程的影响.结果表明:初始组织为珠光体+先共析铁素体的试样在温加工变形中渗碳体层片发生了扭折、溶断到逐渐球化的过程,在铁素体回复再结晶的同时伴随着细小弥散的渗碳体颗粒从过饱和铁素体中析出,得到微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的复相组织,但等轴状铁素体晶粒与弥散的渗碳体颗粒沿变形方向呈带状不均匀分布.温加工变形促进初始组织为马氏体的中碳钢中渗碳体析出和铁素体回复与再结晶.由于初始条件下碳的分布在微观尺度下相对均匀,变形后获得细小等轴铁素体与均匀分布颗粒状渗碳体的组织.     

空冷高硅中碳低合金钢的组织与性能

研究了高硅中碳低合金钢空冷态和空冷+回火态的显微组织和力学性能.试验钢在860℃保温0.5h奥氏体化后空冷处理,随后分别在250℃和400℃保温1h回火.结果表明:试验钢空冷后组织为贝氏体/马氏体和残余奥氏体的混合组织,硬度约为41 HRC;而250℃回火后组织变化不大,硬度明显升高,约为49 HRC,韧性明显增加,由44 J/cm2增加到66 J/cm2,抗拉强度、屈服强度和延伸率明显下降.回火温度进一步增加对力学性能影响不大.     

7%Cr管线钢在含有CO2盐溶液中的腐蚀行为研究

摘要：利用失重法,结合显微形貌、能谱分析、X射线衍射、电化学测试等手段,分析了中铬钢在高温高压含有CO2的盐溶液环境中腐蚀的萌生与发展,以及热处理工艺对中Cr钢的耐蚀性能影响规律。结果显示：7%Cr（质量分数）钢在有CO2的盐溶液中的腐蚀以点蚀为开端,随后形成由Cr(OH)3和FeCO3组成的非晶态产物膜,产物膜外层有颗粒状FeCO3附着,随着Cr(OH)3的大量产生产物膜中部分FeCO3溶解,随后CaCO3沉淀填补了颗粒状FeCO3溶解后留下的空隙。热处理后淬火试样耐蚀性最好,正火次之,轧制试样最差。     

合金元素对高氮不锈轴承钢组织与性能的影响

采用金相、扫描、X射线衍射和电化学等方法研究了合金元素对高氮不锈轴承钢组织性能的影响.结果表明:钢中加氮细化组织与碳化物,析出相尺寸随着氮含量的增加而降低.高氮不锈轴承钢1030、1050℃淬火后残余奥氏体体积分数达到20％～35％,而且碳氮含量越高,残余奥氏体越多.经冷处理及回火后残余奥氏体体积分数降至7％～10.3...     

Effect of quenching temperature on microstructure and fracture toughness of high carbon steel

The effect of quenching temperatures on microstructure and fracture toughness of high carbon steel was investigated. Plane strain fracture toughness was tested with compact tension specimen. Microstructure and fracture morphology of KIC samples after quenching and tempering treatment were examined by scanning electron microscope (SEM).The results show that the residual carbides of steel in hardened state decreasea with the quenching temperature increasing and totally disappear after quenched at 920??;the grain size grows up obviously when the quenching temperature is more than 960??. The microstructure in high temperature tempered state is composed of residual carbides, precipitated carbides and ferrite matrix;plasticity decreases monotonically; the fracture toughness gradually decreases in the range from 800?? to 960??,and then almost invariant; the fracture type of KIC specimens is gradually changed from cleavage fracture to intergranular fracture. The main reason for the changes of fracture toughness has close relationship with the plasticity.     

轧后冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响

摘要：设计了3种不同轧后冷却速率和快速冷却终点温度,进行轧后冷却实验,结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸实验等,研究了冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响。结果表明,在同一冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,形成的贝氏体逐渐减少,马奥岛（M/A）明显粗化,且M/A岛比例增加,组织整体形貌从板条状变成块状。此外,在相同冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,钢的强度逐渐降低,伸长率增加。另外,当快速冷却终点温度为480℃时,随着冷却速率的减低,贝氏体逐渐消失,且M/A岛逐渐粗化,同时随着冷却速率的降低,钢的强度降低,伸长率有所增加。本研究结果可以为生产和优化低碳高强复相钢的轧后冷却工艺制度提供参考。     

高湿热海洋环境低合金结构钢腐蚀研究进展

 21世纪是海洋的世纪,发展海洋工程材料、建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。南海是中国海上战略要地,也是建设“海上丝绸之路”十分突出的战略支点,具有重要的战略意义。南海海洋环境是一个复杂多变的环境,不同的海域、不同的腐蚀区域、不同的材料所对应的腐蚀行为与机理都不尽相同。而南海高温、高湿的极端环境相较其他海域更为恶劣,对材料的腐蚀行为具有较大的影响,对低合金结构用钢的寿命和可靠性提出了更高要求,对于高湿热海洋环境下低合金船体结构用钢研究的重要性日益凸显。主要介绍了南海高湿热环境下船体结构用钢的耐蚀性评价方法与耐蚀性改进方法。耐蚀性评价方法包括以周浸试验为主的模拟腐蚀加速试验与相关性分析,提出了目前针对南海高湿热环境的模拟腐蚀加速试验在腐蚀介质、温度、湿度、试样尺寸等试验参数设置不统一的问题,阐述了灰关联度分析法、秩相关系数法及神经网络模型等相关性分析方法。耐蚀性改进方法包括合金成分优化、夹杂物改性与组织调控等,总结了Ni、Cr、Cu、Sb、Sn等耐蚀合金元素在高湿热环境下对材料腐蚀行为的影响及作用效果,提出了夹杂物改性方法与微观组织调控在南海环境应用的可能性。为高湿热海洋环境船体结构用钢的后续研究和实际应用提供参考。     

低碳中铬钢在模拟CO2-EOR环境下的腐蚀行为

 为了研究Cr5和Cr7(质量分数/%)钢在CO₂-EOR高温高压服役条件下的腐蚀机理,利用高温高压反应釜模拟其腐蚀行为,使用失重法测定了腐蚀速率,采用SEM、EDS、XRD和XPS等手段对腐蚀产物进行了观察与分析,探讨了试验钢在CO₂条件下的腐蚀机理,并提出了腐蚀模型。研究结果表明,Cr5钢的腐蚀速率为0.734 75 mm/a,Cr7钢的腐蚀速度为0.217 32 mm/a;腐蚀产物均由外层的FeCO₃晶体以及内层的非晶态FeCO₃和Cr(OH)₃组成;腐蚀初期,产物膜以原位形成和阳极溶解后逐渐沉积两种途径生成;产物完全覆盖基体后,离子在界面处的扩散后沉积成为产物膜生长的主要途径。     

合金元素对高强耐候钢耐大气腐蚀行为的影响

为了考察氧含量对钢耐蚀性能的影响,冶炼了不同氧含量（质量分数在20×10⁻⁶～200×10⁻⁶范围）的碳钢和耐候钢. 通过扫描电镜夹杂物分析、极化实验、全浸实验等方法研究了钢中夹杂物类型、形态、数量、尺寸等随氧含量变化而变化的规律,以及对耐蚀性能的影响. 结果表明,随着钢中氧含量逐渐增大,钢中夹杂物由长条状MnS、Al₂O₃向颗粒状硅酸盐转变,夹杂物总数量、平均尺寸逐渐增大,譬如氧质量分数从20×10⁻⁶、60×10⁻⁶增大到195×10⁻⁶时,MnS数量占比从69.9%、23.7%减少到5.8%,硅酸盐数量占比从3.4%、54.9%增大到73.2%,夹杂物总面积分数从0.01%、0.04%增大至0.25%,等效圆直径从0.78 µm、1.15 µm增大至4.65 µm;点蚀电位呈升高趋势,整体升高40 mV左右;腐蚀速率先下降又回升,遵从三次函数变化规律,其中氧质量分数从20×10⁻⁶～30×10⁻⁶增大到60×10⁻⁶,碳钢腐蚀速率降低53%,耐候钢腐蚀速率降低24%,耐蚀性均提高. 分析认为,氧质量分数在20×10⁻⁶～100×10⁻⁶范围,易诱发腐蚀的长条状硫化物减少以及固溶氧增多而引起基体电位升高的共同作用导致在全浸腐蚀环境下钢的耐蚀性增强;氧质量分数在100×10⁻⁶～200×10⁻⁶范围,夹杂物的数量急剧增多使得钢的耐腐蚀性降低. 适当增大氧含量,可开发经济型耐腐蚀钢.

     

淬火工艺对高速列车车轴用DZ2钢组织性能的影响

摘要：采用OM、SEM、EBSD、室温拉伸试验和低温冲击试验,揭示了淬火工艺对高速列车车轴用DZ2钢组织和性能的影响。研究结果表明,经850℃两次淬火和650℃回火后,DZ2钢获得了最佳的力学性能。抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和-40℃冲击吸收能量分别为874MPa、773MPa、24%和222J。该工艺条件下原始奥氏体晶粒、马氏体板条束和板条块最为细小,其尺寸分别为14.9、6.9和1.32μm,较经950℃淬火和650℃回火后的分别细化了14.3、5.2和0.35μm,可有效抑制裂纹的扩展,提高低温韧性,韧脆转变温度由-103℃显著降低至-136℃。