公路桥梁桩管钢在液-固环境中的腐蚀行为研究

研究了合金化元素和热处理对桩管钢显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,除调质态0.18Mo+0.9Cr和0.18Mo+1.8Cr桩管钢组织为回火索氏体外,其余热轧态桩管钢的组织都为铁素体和珠光体;调质态0.18Mo+0.9Cr(QT)和0.18Mo+1.8Cr(QT)试样具有较高强塑性同时,冲击功分别达到156 J和152 J;Cu+Cr和Mo+Cr元素的添加有助于提高桩管钢的耐蚀性能,且经过调质热处理后,0.18Mo+0.9Cr(QT)和0.18Mo+1.8Cr(QT)管桩钢的耐蚀性能会进一步改善,而W+Cr元素的添加会降低桩管钢的腐蚀性能;0.18Mo+0.9Cr(QT)桩管钢的极化电阻明显高于20桩管钢,说明0.18Mo+0.9Cr(QT)桩管钢的耐腐蚀性能要高于20桩管钢,在腐蚀过程中不容易发生腐蚀,这与失重腐蚀测试结果相吻合。0.18Mo+0.9Cr(QT)桩管钢在具有较高强塑性与冲击韧性的同时,具有良好的耐腐蚀性能。     

淬火温度对Cr5型冷轧工作辊用钢组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了淬火温度对Cr5型冷轧工作辊用钢组织及性能的影响.结果表明,调质态Cr5型冷轧工作辊用钢组织中的碳化物主要为Cr7C3型,较之球化退火态、调质态的碳化物更为细小,尺寸为100～300nm;对于调质态的Cr5钢,当淬火温度为875～950℃时,随淬火温度的升高,硬度单调上升;当淬火温度超过950℃时,硬度略有降低.     

高温调质工艺对4Cr5MoSiV1钢组织及性能的影响

常规热处理的4Cr5MoSiV1钢易出现带状组织,偏析带中存在条状和块状碳化物,不仅基体内含有较大的颗粒状碳化物,晶界处也聚集大量碳化物,横向冲击性能较低。本文在常规调质热处理前增加一道1100~1130℃高温调质工艺,通过力学性能测试、光学显微镜以及扫描电镜等手段研究了该工艺对4Cr5MoSiV1钢组织及性能尤其是冲击性能的影响。结果显示该工艺下无明显的带状组织,晶界处有极少量的碳化物,基体处均匀弥散着细小的颗粒状碳化物,组织均匀性明显提高,横向冲击性能提高约78%。     

含Cr调质态桥梁用钢的腐蚀行为研究

研究了不同Cr含量调质态桥梁用钢的显微组织、电化学性能和液-气界面半浸泡腐蚀性能。结果表明,不同Cr含量桥梁用钢的基体组织都为回火索氏体,但是1.1Cr和2.0Cr桥梁用钢中铁素体仍然保持着淬火马氏体的板条状形态,且碳化物相对更加细小和弥散;随着Cr含量的提高,桥梁用钢的腐蚀电位发生了正向移动,而腐蚀电流密度逐渐减小,极化电阻不断增大,桥梁用钢的耐腐蚀性从高至低为:2.0Cr桥梁用钢1.1Cr桥梁用钢0.5Cr桥梁用钢;随着Cr含量的提高,桥梁用钢的表面腐蚀程度逐渐减轻,年腐蚀速率呈逐渐降低的趋势;液-气界面上区域的腐蚀产物层厚度大于液-气界面下区域,且液-气界面上区域的Cr元素富集在外锈层区,而液-气界面下区域的Cr元素富集在内锈层区。     

430不锈钢板材显微组织特征及其对腐蚀性能的影响

研究了430不锈钢板材热轧态和950℃退火5 min后的金相组织特征、晶间腐蚀特征以及在酸性腐蚀介质中的浸泡腐蚀特征.结果表明,热轧态在酸性腐蚀介质中有较明显的分层腐蚀现象,而退火态则为均匀腐蚀.热轧态在0.5 mol/L H2SO4+ 0.01 mol/L KSCN溶液中有明显的晶间腐蚀倾向,而退火态晶间腐蚀现象消除.综合分析表明:实验用钢的腐蚀特征由碳化物条带所致.     

低Cr钢在CO2/H2S环境中的腐蚀行为研究

目的研究低Cr钢(3%～9%)在60℃的CO_2/H_2S环境中的腐蚀行为。方法将三种低Cr钢(3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H)加热到900℃之后,保温40min,进行水冷。对热处理之后的钢试样(依次编号3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H)进行高温高压CO_2/H_2S腐蚀模拟实验,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀产物膜的微观形貌和成分以及物相组成进行分析。结果 3Cr、5Cr、9Cr钢的腐蚀速率分别为0.0443、0.0372、0.0060 mm/a,且腐蚀速率随着Cr含量的增加而降低。3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H钢的腐蚀速率分别为0.1527、0.0445、0.0070mm/a,其腐蚀速率也是随着Cr含量的增加而降低。其中,3Cr-H钢的腐蚀速率是3Cr钢的3.4倍,耐蚀性能变化明显。5Cr-H钢的腐蚀速率是5Cr钢的1.19倍。9Cr-H钢的腐蚀速率与9Cr钢相比,几乎没有差别。六种材料的腐蚀产物均为FeS化合物,并没有发现典型的FeCO_3晶体(CO_2腐蚀产物)。3Cr、5Cr、3Cr-H、5Cr-H钢的腐蚀产物均为双层膜结构,9Cr、9Cr-H钢的腐蚀产物为单层膜结构。结论热处理未影响腐蚀速率随Cr含量的变化趋势,基体中Cr含量越高,腐蚀产物膜中的Cr富集量越大,从而有助于降低其腐蚀速率。热处理对3Cr钢的显微组织及其腐蚀行为影响最为显著,不仅加剧了其均匀腐蚀,而且促进了点蚀的发生,这是因为热处理后,显微组织中析出第二相含Cr的碳化物,使部分区域出现了贫Cr的现象。     

5Cr15MoV钢球化退火等温及缓冷中碳化物行为变化

用扫描电镜观察热轧态5Cr15MoV钢在球化退火等温及缓冷过程中碳化物行为,并以经典扩散理论为基础对缓冷中易粗化碳化物类型进行分析。结果表明,5Cr15MoV钢球化退火显微组织变化可分为等温及缓冷两个阶段,等温阶段完成细薄渗碳体片层的析出及溶断过程,缓慢冷却阶段则完成球状碳化物颗粒的成核、聚集及长大过程;TEM选区电子衍射分析表明,5Cr15MoV钢中易粗化的碳化物为M23C6,细小弥散的碳化物为MC。碳化物颗粒粗化动力学的计算结果也表明富Cr的M23C6在缓冷中更易粗化,与实验结果一致。     

抗H_2S腐蚀无缝管线管的研制

依据美国石油协会API Spec 5L标准,通过合金成分设计、冶炼轧制工艺优化、热处理制度筛选等手段,试制了力学性能及抗H_2S腐蚀性能优良的无缝管线管。结果表明:试制管线管热轧态及调质态力学性能及抗酸性腐蚀性能均满足API Spec 5L标准要求。热轧态组织晶粒细小均匀,珠光体片层间距较小,性能满足X52钢级管线管要求,经过900℃淬火+600℃回火调质工艺后,组织中针状铁素体数量增加明显,其综合力学性能最优,可作为X65钢级管线管使用。     

电渣重熔和合金元素对车轮钢组织和性能的影响

对比分析了锻态和调质态车轮钢的显微组织，研究了电渣重熔、合金元素Mn和Si对调质态车轮钢组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：电渣重熔有助于锻态车轮钢中贝氏体组织的细化，但晶粒度会从非电渣重熔时的6级增大至电渣重熔时的3级，调质态A钢(电渣重熔)和B钢(非电渣重熔)的组织都为回火索氏体，晶粒度分别为6级和7级；调质态B钢的强度和布氏硬度高于调质态A钢，-40℃冲击吸收能和断后伸长率略低于调质态A钢；Mn质量分数从0.63%增加至1.06%或者Si质量分数从0.31%增加至0.69%,调质态车轮钢的强度和布氏硬度会增大、断后伸长率和-40℃冲击吸收能会有所减小，耐腐蚀性能增强。     

奥氏体化温度对Cr5合金钢组织和性能的影响

研究了Cr5钢经(810~1050)℃×1 h油冷处理后的组织和性能。结果表明,随着奥氏体化温度的提高,Cr5钢中的游离碳化物减少,细针状马氏体粗化,晶粒逐步长大。在930~950℃奥氏体化,淬火基体组织为隐针马氏体及弥散粒状M7C3型碳化物,且晶粒较小、硬度较高。     

淬回火对10Cr5MoVRE钢组织性能的影响及其第二相析出行为

以10Cr5MoVRE钢为研究对象,对轧态及淬回火(QT)态试样组织性能进行对比研究,利用TEM和能谱仪对QT态试样析出物进行观察分析。力学性能检测结果表明,QT态试样获得了较好的强韧性配比,相较于轧态试样,QT态试样伸长率提高了93.8%,0 ℃条件下的冲击吸收能量提高了6倍以上。借助SEM观察的轧态及QT态10Cr5MoVRE试验钢低温冲击断口形貌,轧态试样的低温冲击断口形貌为脆性解理断裂,QT态的为韧性韧窝断裂。借助OM观察分析,轧态试样组织为粒状贝氏体而QT态为回火索氏体。QT态10Cr5MoVRE钢第二相析出物的TEM观察分析结果表明,碳化物析出相主要是碳化钒、碳化钼及碳化铬形成的复合相,显微夹杂物析出相则是Al₂O₃、MnS、Ca₃(PO₄)₂及稀土化合物等组成的复合夹杂物。     

L80-9Cr耐腐蚀油井管用钢基础特性研究

通过分析研究L80-9Cr耐蚀油井管用钢08Cr9MoVRE的基础特性检验结果,得出室温条件下轧制实验钢强度较高而塑性较差,金相显微组织为板条马氏体,轧制结束后需要及时回火;采用980℃淬火,720-780℃回火的热处理工艺后,试验钢各项性能指标满足L80-9Cr钢的技术要求。高温拉伸性能检测结果表明,试验钢加热到1225~1250℃时,变形抗力较低,延展性能较好,有利于穿孔变形;耐腐蚀性能检测结果显示,在同一腐蚀条件下试验钢08Cr9MoVRE平均腐蚀速率是普碳钢平均腐蚀速率的1/10。     

热处理工艺对7%Cr钢显微组织及耐蚀性能的影响

利用质量损失法和电化学方法测试了3种不同组织类型的7%Cr钢在CO₂环境中的腐蚀行为,并通过EBSD和SKPM手段从晶界和表面电势角度分析了组织类型引起的耐蚀性能差异原因。结果显示:7%Cr钢轧态组织为贝氏体+铁素体,淬火态组织为淬火马氏体,正火态组织为铁素体+少量珠光体。试验钢的耐蚀性能排序为淬火态＞正火态＞轧态,试验钢产物膜中Cr元素的富集程度及其极化曲线自腐蚀电位均与此规律相符,试样表面最大电势差与此规律相反。轧制试样两相间存在电势差,易于形成原电池;淬火试样中Cr元素可通过晶界快速扩散至腐蚀位置形成产物膜;正火试样游离态Cr元素较少且高比例的大角度晶界不利于其扩散至腐蚀界面。     

新型贝氏体装甲钢的组织和力学性能

研究了高强度新型贝氏体装甲钢板热轧、低温回火和热轧、正火、低温回火及不同温度回火的组织和性能,测试了不同低温的冲击韧度和焊接接头的力学性能.结果表明,轧态、低温回火和正火低温回火钢板的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体组织,淬火低温回火钢板的组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组织.不同状态的装甲钢板具有高的回火抗力、良好的强韧性及低温冲击韧度和焊接性能,及可作为车辆防护装甲.     

复合化学热处理对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织和硬度的影响

采用扫描电镜、洛氏硬度计和维氏显微硬度计研究了渗氮140 h对渗碳+淬火+回火G13Cr4Mo4Ni4V钢微观组织及硬度的影响。结果表明,渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢有效渗碳层深度为1.45 mm,渗碳层最高硬度为785 HV,心部硬度为420 HV,经渗氮处理后有效渗碳+渗氮层深度降为1.34 mm,渗氮层深度为0.22 mm,渗氮层最高硬度可达到948 HV,心部硬度为451 HV,较未渗氮试样硬度略有提高。渗碳+淬火+回火和添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢的表面洛氏硬度相当,均在62~65 HRC 之间,但渗氮处理后试样的硬度波动性较大。添加140 h渗氮的渗碳+淬火+回火后G13Cr4Mo4Ni4V钢实现了“表面硬心部韧”的目标,渗氮层深度满足工程需要,但添加渗氮处理后G13Cr4Mo4Ni4V钢在渗碳层和渗氮层出现类网状碳化物,因此在渗氮过程中需要综合考虑渗氮层深度和微观组织,以获得良好的综合力学性能。     

先进机械制造用结构钢的发展

先进机械制造用钢是先进制造业发展的基础,今后十年将是我国机械制造用钢产量及质量迅速发展乃至机械装备制造业迅速发展的重要时期。先进机械制造用结构钢应具有优良的力学性能、加工性能及服役性能。综合评述了渗碳钢、调质钢、非调质钢、超高强度钢、弹簧钢、轴承钢以及其力学性能、加工性能、服役性能方面的进展。     

Effect of nitrogen on microstructure and corrosion resistance of Cr15 super martensitic stainless steel

ABSTRACT

To investigate the influence of nitrogen on structure and corrosion resistance of Cr15 super martensitic stainless steels (SMSS), two types (N-free and N-0.12%) of specimens were quenched at 1050°C and tempered at different temperatures, and then, optical microscope, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, potentiodynamic polarisation, immersion experiments and Kelvin Probe Force Microscope were used to characterize its microstructures and corrosion properties. The experimental results show that the microstructure in the N-free Cr15 super martensitic stainless steel is a biphasic tissue with alternating martensite and austenite distribution while quenched at 1050°C and tempered between 600 and 700°C. The nitrogen addition increases the content of austenite, and changes the austenite morphology significantly into the coarse block and strip distribution. What’s more, micro-galvanic corrosion is formed between austenite and martensite, which deteriorates the corrosion resistance of the SMSS.     

回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响

为探究回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析了原始淬火态和不同回火温度下EH890钢的物相及微观组织,通过电化学试验研究了不同热处理状态下的腐蚀行为,并结合显微硬度、位错密度计算分析了回火温度对其腐蚀的影响规律。结果表明,EH890钢原始淬火态组织为板条贝氏体,少量粒状贝氏体及准多边形铁素体和薄膜状残留奥氏体,随着回火温度的提高,贝氏体板条不断粗化,铁素体与残留奥氏体分解转化,回火温度达到350 ℃时,贝氏体边界处开始析出弥散细小的碳化物及第二相。随回火温度的升高,试样钢的耐蚀性能呈现先上升后下降的趋势。一方面,回火处理降低了因淬火产生的高位错密度,减轻试样的腐蚀倾向;另一方面,随着回火温度的升高,弥散第二相不断从基体析出,与基体形成局部电偶作用,破坏钝化膜的完整性,降低钝化膜对基体的保护作用,降低腐蚀抗力。在两种因素的综合作用下,经350 ℃回火试样表面形成了更具保护性的钝化膜,表现出最佳的耐蚀性能。     

炼钢粉尘回收用热轧工作辊辊套的热处理工艺

制定了炼钢粉尘回收用热轧工作辊辊套的热处理工艺参数并应用于实际生产。检验结果表明,该辊套辊身硬度达52~54 HRC;其金相组织为回火马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体;淬硬层深度不低于40mm,各项力学性能指标均达到设计要求。     

原始组织对60Si2Mn钢亚温淬火组织及力学性能的影响

通过试验分析原始组织对60Si2Mn钢亚温淬火后显微组织和力学性能的影响。结果表明,经过预处理的淬火态试样亚温淬火后的综合力学性能优于热轧态、正火态和调质态试样。