不锈钢覆层尺寸效应对复合质量的影响

不锈钢覆层钢筋是将韧性、抗腐蚀性高的不锈钢材料与强度较高的碳钢材料通过复合技术制成优异性能互补的复合产品,其不仅可以应对复杂的腐蚀环境,还可以降低成本,提高经济效益。采用ABAQUS有限元软件模拟不锈钢复合钢筋在三辊孔型中的连续轧制过程,分析覆层厚度分别为1.5 mm、2 mm、2.5 mm复合金属变形规律以及覆层尺寸效应在轧制过程中对协调变形的影响。结果表明:在轧制温度为1 150℃,压下率33%的变形条件下,金属之间的平均径向应力远超过不锈钢金属的变形抗力,界面金属已实现初步结合;且当不锈钢覆层厚度≥2 mm时,覆层与芯部之间的空洞和耳子等缺陷有了明显的改善,说明较大的覆层厚度能够有效抑制壁厚不均匀性,提高产品复合质量。     

冷变形对奥氏体不锈钢表面N离子注入的影响

研究了冷变形对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面N离子注入的影响。结果表明:冷变形对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的表面N离子注入有显著的加速作用;表面N离子注入在保持冷变形强化效果的同时在钢的表面注入层中形成含N的奥氏体γN相,使钢的表面硬度和疲劳性能进一步提高。冷变形和表面N离子注入复合强化可使1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢获得更高的整体性能和表面性能的配合。     

轧制工艺对304不锈钢/Q345复合板组织和性能的影响

采用液-固相复合法-包覆浇铸+轧制复合法制备304不锈钢/Q345复合板。包覆浇铸过程采用自行设计的浇铸模具制得复合铸坯,再经多道次热轧制备不锈钢复合板。采用光学显微镜、扫描电镜、XRD和EDS等方法研究了变形量、轧后处理工艺等对复合板结合强度和结合界面组织的影响。结果表明:轧制总变形量为60%时,剪切强度达到了国家标准(σ_c≥210 MPa),随变形量的增加,剪切强度提高明显。轧制总变形量为80%时,不同的轧后处理工艺(水冷和空冷)下,均能达到复合板性能标准,而且空冷后的复合板在高温工作环境下力学性能较稳定。变形量达到90%时,与80%变形量的复合板相比,力学性能有显著提高。两种复合板冷弯时均未出现开裂分层,冷弯结合度为100%。     

不锈钢／铝合金／不锈钢多层复合板的成形性能

通过拉伸实验测试了不锈钢／铝合金／不锈钢三层、五层复合板的成形性能影响参数：厚度异性系数r、应变强化指数n和屈强比σ0．2／σb，结果表明轧制复合变形量、扩散退火温度对不锈钢／铝合金／不锈钢多层复合材料的成形性能参数有较明显的影响。     

不锈钢锻造用玻璃防护润滑剂

玻璃防护润滑剂是降低锻压过程中锻件与模具的摩擦、防止锻件表面氧化和合金元素贫化、同时隔离锻件与模具之间热传导的独特工艺材料.本文采用复合玻璃的设计思想,研制出了在850～1180℃温度范围内不锈钢锻造用玻璃防护润滑剂.采用试烧法研究了复合玻璃润滑剂随温度的变化规律;根据不锈钢材料锻造加热条件,测试了玻璃润滑剂在金属坯料表面的防护性能,并对复合玻璃润滑在不锈钢锻造变形时的润滑机理进行了分析.     

基于元胞自动机的AZ31镁合金复合变形动态再结晶组织演变规律

提出了一种压痕-压平复合变形方法,分析了复合变形基本特征及作用,定义了复合变形程度表征参数,即复合变形压下量、波形间距和复合变形系数。将计算机模拟软件及元胞自动机方法相结合,对AZ31镁合金压痕-压平复合变形过程中的动态再结晶组织演变规律进行数值模拟研究。结果表明,压痕-压平复合变形方法可以有效细化AZ31镁合金的晶粒尺寸,改善组织性能。AZ31镁合金复合变形过程中,随着变形温度的升高、复合变形系数的增加以及复合变形压下量的增大,晶粒尺寸显著降低。数值模拟结果与实验结果相吻合,相对误差小于13. 8%。     

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的TiNi金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

脉冲电流对T2纯铜/304不锈钢复合薄带变形性能与组织的影响

为了研究脉冲电流大小和频率与T2纯铜/304不锈钢复合薄带的强度和延展性等力学性能之间的关系，通过冷轧结合450和970℃两种温度的退火工艺制备了软硬两种状态的复合薄带，并分别对其进行了脉冲电流辅助单向拉伸试验。通过微观组织与断口形貌观察分析了复合薄带变形机制与脉冲电流的作用机理。结果表明，脉冲电流会引起复合薄带的软化，同时导致伸长率降低。当频率不变时，随着电流的增大，纯铜/不锈钢复合薄带的软化与伸长率降低的现象愈加显著；但电流一定时，改变频率对软化效果影响并不明显。脉冲电流对复合薄带性能的影响源于其对钢侧变形协调机制的调控，通过抑制奥氏体的孪生与相变过程降低了复合薄带整体变形抗力。拥有奥氏体再结晶组织的软态复合薄带表现出的软化现象比拥有轧制变形组织的硬态复合薄带更加显著。     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

304不锈钢表面ZnO/TiO2复合薄膜的制备与光生阴极防腐蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法和旋涂技术在304不锈钢表面制备了纳米Zn O/Ti O2复合薄膜,使用XRD和SEM对复合薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征。采用电化学分析手段研究了薄膜的复合方式和煅烧温度对复合薄膜光电性能的影响,考察了复合薄膜在3.0%Na Cl溶液中对304不锈钢的光阴极保护性能。结果表明,采用分层制备和分步煅烧工艺制备的Zn O/Ti O2复合薄膜具有优良的光电性能,在紫外光激发下对304不锈钢的光阴极保护性能要显著优于单一Ti O2薄膜和Zn O薄膜。     

21Cr节镍型双相不锈钢高温形变过程的静态软化分析

采用热模拟研究了21Cr双相不锈钢在高温变形道次间隔时间内的静态软化行为,讨论了变形温度、应变速率和变形程度对静态再结晶行为及微观组织的影响。结果表明,变形条件通过影响两相内部应变分配进一步影响双相不锈钢静态软化行为。随着变形温度和变形程度增加,铁素体相内承担的应变增加,铁素体内部再结晶程度增加,促进双相不锈钢的静态软化程度增加;而随着应变速率的增加,试验钢静态软化率的变化规律与奥氏体相承担的应变变化规律相同,都呈现出先降低后升高的变化趋势,奥氏体相在应变速率为1 s^-1时的内部再结晶程度最低。21Cr双相不锈钢静态再结晶激活能约为301 kJ/mol。     

Numerical investigation on the laser bending of stainless steel foil with pre-stresses

In this paper, a new laser bending process of stainless steel foils with applied pre-stresses is presented. Three different loading models are analyzed. The desired pre-stress distribution in the heated zone of the stainless steel foil is obtained. Using the thermal elastic–plastic finite element method (FEM), the 3D thermal–mechanical FEM models of laser bending process with various pre-stresses are developed and the forming mechanism is analyzed. The simulation results show that under buckling mechanism, the deformation of the stainless steel foil depends on the integration of the thermal stress and the pre-stress when the laser beam irradiates the foil. The forming performance can be improved significantly under pre-stress, and the deformation direction can also be controlled easily by changing the direction and value of the pre-loading. The bending angles of the stainless foils increase remarkably with the increase of the pre-loading, and both are almost in linear relationship.     

双层不锈钢管三辊斜轧数值模拟与参数优化

设计了一种核电站一回路主管道用双层不锈钢管的复合成形工艺,解决了传统锻造或铸造工艺成品长度受限的问题,同时满足了复杂工作环境对管道性能的特殊要求。采用Deform-3D有限元模拟软件对外层21-2N奥氏体耐热不锈钢与内层12Cr-12Ni马氏体耐热不锈钢的双层套管三辊斜轧成形过程进行了模拟研究与参数优化,分析了双层不锈钢管的内外层变形情况、应力应变场及温度场的分布规律,并通过设计正交试验获得了最优变形的参数组合。模拟结果表明,三辊斜轧过程中,等效应力、等效应变与温度的最大值均集中在外层管与轧辊的接触区,且外层管整体性能参数要大于内层管。通过正交设计试验的极差分析与方差分析,最终获得最优变形参数为粗轧温度1 100°C,送进角8°,轧辊转速200r/min。     

鼓包法表征聚合物薄膜的界面粘接性能

采用鼓包法研究聚丙烯薄膜／不锈钢基底的粘接性能。基于数字散斑相关法,对自由窗口的聚丙烯薄膜受油压发生变形的全场形貌进行测量。实验结果表明：方形窗口薄膜的剥离最先从四边的中心开始,然后扩展到薄膜的4个尖角,变形形貌从方形最后变成圆形。聚丙烯薄膜／不锈钢基底的界面粘接能为（22．60~1．55）J／m2,这个结果和圆形薄膜窗口测量的结果吻合得较好。     

节镍型奥氏体不锈钢组织性能及控制机理研究

节镍型奥氏体不锈钢生产中合理控制其C、N含量和Cr、Ni当量,使其冷加工硬化小,拉深成形性能优异,形变诱导马氏体量少,时效开裂风险小,室温下奥氏体组织稳定是其生产应用的关键技术难点。为此,研究了不同化学成分节镍型奥氏体不锈钢在热轧、退火、冷轧退火后的金相组织及力学性能,分析了奥氏体稳定性和冷轧形变诱导马氏体相变的控制规律。结果表明:试验钢在热轧后奥氏体组织呈未完全再结晶状态,退火后奥氏体组织再结晶充分,晶粒尺寸为12～14 μm,且低的碳含量有利于改善碳化物的析出情况;试验钢冷轧变形过程中马氏体转变受奥氏体稳定性的影响,即受M_d30/50温度控制及化学成分的影响,M_d30/50温度值越高,镍当量越小,奥氏体稳定性越差,形变诱导马氏体含量越高,冷轧变形抗力越大,在退火过程越容易发生马氏体向奥氏体的逆转变,形成晶粒尺寸呈“双峰”状分布的混晶组织。因此,化学成分设计是实现节镍型奥氏体不锈钢性能的基础;同时,将本试验钢冷轧退火温度从1 080 ℃提高到1 100 ℃,且降低退火工艺速度,以延长带钢在退火炉内的时间,使奥氏体晶粒充分长大,控制晶粒尺寸为8.0～9.0级,才能保证钢卷获得良好的使用性能。     

Einfluß von Verformung und spannungsinduzierten Ausscheidungen auf die Korrosionsbeständigkeit von siliciumlegiertem,nichtrostendem Stahl X2CrNiSi 18 15 in Salpetersäure

Effect of deformation and stress-induced precipitations on the corrosion resistance of silicon alloyed stainless steel X2CrNiSi 18 15 in nitric acid The corrosion resistance of silicon alloyed X2 CrNiSi 18 15 stainless steel with about 4 wt.-% Si in nitric acid depends on both deformation degree of the material and number and distribution of precipitations in the microstructure. After cold deformation and subsequent heat-treatment at 700°C (1292°F), the corrosion rate in 5 M HNO₃ is higher than that of non-deformed material. This result was established with specimens isolated from each other but was particularly pronounced with specimens being in galvanic contact. By deformation and subsequent annealing at 700°C, precipitations are formed at the grain boundaries the number of which increases with increasing degree of deformation. With higher degree of deformation, the precipitations are preferably arranged at slip-lines. They were identified as chromium carbide, M₂₃C₆, and silicide of the Cr₅Ni₃FeSi₂ type. It is shown by electrochemical measurements that these precipitations stimulate the cathodic partial reaction, i.e., the reduction of nitric acid. Hence, the corrosion resistance of the silicon alloyed stainless steel is impaired by deformation and stress-induced precipitations formed during annealing at 700°C.     

不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

基于有限元软件ABAQUS,利用Norton蠕变本构关系及镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304在600℃的蠕变参数,对不锈钢板翅结构进行蠕变有限元分析,预测其在高温环境下服役105h的应力、应变分布规律和危险位置.利用有限元分析获得了板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力的分布规律,讨论了残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于钎料和母材力学性能参数的不匹配以及钎焊夹具的约束作用,产生了较大的残余应力,对板翅结构的蠕变变形产生较大影响,故在板翅结构的高温强度设计中,残余应力不可忽略.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱的环节.     

地铁用高强度不锈钢弧形板冷弯成形过程的模拟及实验

针对不锈钢弧形板尺寸精度要求高导致成形工艺难度大的问题,以符拉索夫开口薄壁梁理论为基础,推导出符合高强度不锈钢弧形板成形过程中横向变形、纵向变形的能量计算式及弯曲角度的表达式,并编制出成形工艺。以理论计算为基础建立数学模型,模拟弧形板成形过程,根据在成形过程中出现的褶皱、翻边等问题对模型进行修正,增加侧辊,最终获得理想的板形。以成形过程中的轧制力大小及不锈钢弧形板成形后的回弹量;判定理论道次变形量分配的合理性。对合作企业的冷弯成形机组进行改造,依据最优仿真结果进行实验,反复修正后的工艺模型能顺利辊弯出高强度不锈钢弧形板产品,而且机组的轧制力能稳定,成形后的回弹量较小,产品质量满足用户精度要求。该研究对形成最优成形工艺,提高辊弯质量和精度具有重要指导作用。     

316L不锈钢25～350℃中的拉伸行为及流变应力计算

通过高温试验装置在模拟井下工况温度25～350℃范围内进行了316L不锈钢的拉伸试验。结合拉伸试验数据、拉伸后微观结构以及断口形貌对316L不锈钢的25～350℃范围内的拉伸变形行为进行了探讨。应用温加工变形理论,建立了316L不锈钢在井下温度场环境中的形变本构方程。基于拉伸试验数据,计算了应变速率因子Z,变形激活能Q,建立了316L不锈钢温变形过程的流变应力计算模型,为完井设计中膨胀管膨胀施工提供了参考依据。