18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.      

时效处理对超级双相不锈钢00Cr29Ni6Mo2N组织和耐点蚀性的影响

采用扫描电镜和X射线能谱仪研究了00Cr29Ni6Mo2N超级双相不锈钢1080 ℃ 30 min固溶+650~1 000℃ 60 min时效后的显微组织。试验结果表明,在奥氏体和铁素体相界面上析出了Cr₂N和σ相两种析出相,同时发现少量的Cr₂N在铁素体相内。Cr₂N析出优先于σ相,增加时效温度和时间对Cr₂N的析岀量没有显著影响,但σ相含量随着时效温度的升高先增加后减少,850 °C时效σ-相面积百分含量最大,达5. 8%,同时在给定时效温度下随时效时间增加σ-相含量增加。Cr₂N和σ相的析出均降低了00Cr29Ni6Mo2N超级双相不锈钢的耐点蚀性能。     

终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

超级双相不锈钢S32760凝固过程Thermo-Calc热力学软件的应用

利用Thermo-Calc热力学计算软件得到S32760（022Cr25Ni7Mo3WCuN）超级双相不锈钢凝固过程中的相图,确定了S32760双相钢是FA （铁素体-奥氏体）凝固模式,通过改变奥氏体和铁素体的形成元素的含量,确定在不同的化学成分下的热加工性能、Cr₂N和σ相析出温度,得到S32760双相钢热加工温度区间随着奥氏体形成元素C、N、Ni、Mn含量的增加而变大,随着铁素体形成元素Si、Cr、Mo含量的增加而减小,而W对热加工性能没有影响。根据热力学计算,确定了最优的化学成分（/%:0.022C,0.30Si,0.80Mn,25.60Cr,6.20Ni,0.54Cu,3.50Mo,0.54W,0.27N）,S32760双相钢最佳热塑性温度为1195℃, Cr₂N相的析出温度为1050℃, σ相析出温度为1020℃,热加工区间为145℃,并且通过了后续的现场实践验证。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相的热力学计算与试验分析

 利用Thermo-Calc热力学软件计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中各个元素在成分范围内均为中值时的平衡相图,同时计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中碳、铬、钼、铌、氮元素含量变化时的平衡相图,以此分析钢中主要平衡析出相和合金元素含量对析出相析出行为的影响。为验证热力学计算的可靠性,采用XRD、SEM及TEM等分析方法对热处理后的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相类型进行了试验验证。结果表明,钢中的平衡析出相为MX相、M₂₃C₆、M₆C、Z相和Laves相。在热力学平衡条件下,MX相在850 ℃转化为Z相,M₆C在787 ℃转化为Laves相。但是在实际热处理过程,由于保温时间较短且冷却速度较快,上述转化过程不会发生,所以钢中主要析出相为MX相、M₂₃C₆和M₆C。平衡析出相种类与相分析的试验结果基本一致。MX相存在大尺寸的一次MX相和细小弥散的MX相,MX相主要受铌、氮元素影响,其析出量随氮含量升高而升高,析出温度随铌含量升高而升高;M₂₃C₆相的析出温度随碳含量增加而升高,析出量也随之升高;M₆C的析出温度随铬含量增加而降低,随钼含量增加而升高;在成分范围内,元素控制原则为增加碳含量以增加M₂₃C₆的析出强化作用,减少铬含量以避免热加工时进入δ-Fe相区,减少钼含量以降低Laves相析出倾向,减少铌含量以降低一次MX相的析出温度,氮含量需要采取中间量以减少一次MX相析出,增加低温阶段细小弥散的MX相析出。     

高锰高氮不锈钢10Cr21Mn16NiN线材开发

介绍了10Cr21Mn16NiN钢线材成分设计、增氮原理、冶炼工艺、轧制和固溶工艺、Cr₂N相析出的生产工艺。采用30 t AOD精炼,吹氮气增氮,精炼后期加氮化锰。轧制时采用1 240 ℃加热、控轧控冷,保证了盘条表面质量,避免了中心缩孔等问题;固溶温度应控制在1 100 ℃左右,且保温30 min后快冷,可防止Cr₂N相析出。成功生产出表面质量和性能优良的10Cr21Mn16NiN不锈钢线材。     

经济型双相不锈钢2101中氮化物在基体中的平衡固溶度计算

为了解析出物对经济型双相不锈钢2101热塑性的影响机制,对比了相同工艺下2101和2205双相不锈钢在热变形过程中相界析出物产生的规律.结果表明:2101钢比2205钢的相界处更倾向于产生析出物,促使后续热变形过程中相界产生裂纹,进而影响材料的热塑性.根据热力学相关数据,通过Thermo-Calc和实验测试数据,推导出2101和2205双相不锈钢析出物Cr₂N的平衡固溶度公式,计算实验钢中析出物Cr₂N的全固溶温度,同时引入Wagner相互作用系数,考虑了Ni、Mn、Mo和Si对固溶度积公式的影响.发现2101双相不锈钢中Cr₂N的全固溶温度比2205钢高100℃左右,计算结果和实验结果吻合较好.实际生产过程中必须控制双相不锈钢热轧的终轧温度到全固溶温度以上,否则相界容易产生氮化物析出,影响材料热塑性.      

S31609奥氏体不锈钢中残留δ铁素体的腐蚀行为

摘 要: 对含残留δ铁素体的S31609奥氏体不锈钢进行650 ℃、保温2 h的敏化处理,通过金相蚀刻、电子探针和扫描开尔文探针显微镜分析并比较残留δ铁素体和奥氏体晶界处的腐蚀特征。结果表明,随着敏化过程中残留δ铁素体快速分解成稳定的σ相、二次奥氏体(γ₂)和Cr₂₃C₆,尽管奥氏体晶界和δ/γ相界处没有明显的Cr/Mo贫化区,但是析出相与邻近基体的电势差始终存在,σ相、γ₂和Cr₂₃C₆等第二相杂质或颗粒的费米能级相对于基体更低,使得电子更容易从周围基体的费米面跃出,从而使基体在电化学腐蚀中充当阳极,优先发生腐蚀。     

表面脱碳对高氮不锈轴承钢中析出相的影响

X30N高氮不锈轴承钢在经过热处理后,材料表面会出现脱碳脱氮层,为研究C、N等局部成分变化对材料中第二相析出的影响,采用10 g/L氯化锂-40 g/L磺基水杨酸-5%(V/V)甘油甲醇溶液,通过电解萃取的方法将析出相从基体中分离,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了析出相的结构和形貌,用碳硫分析仪、定氮仪和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)研究了析出相的元素含量。研究结果表明：经过热处理后,试验钢中主要析出相的类型为M₂₃C₆和Cr₂(C,N),脱碳表面以Cr₂(C,N)为主,随着距离脱碳表面深度的增加,M₂₃C₆的衍射谱峰逐渐明显,总析出相的含量逐渐增加,在脱碳表面下0.4 mm时基本达到稳定,C元素含量较脱碳层表面增加了460%,N元素含量较脱碳层表面增加了38.9%,总析出相元素含量较脱碳层表面增加了85.2%。Cr₂(C,N)的形貌为球状颗粒,M₂₃C₆     

Effect of Grain Size on Mechanical Properties of Nickel-Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steel

The fine grained structures of nickel-free high nitrogen austenitic stainless steels had been obtained by means of cold rolling and subsequent annealing.The relationship between microstructure and mechanical properties and gain size of nickel-free high nitrogen austenitic stainless steels was examined.High strength and good ductility of the steel were found.In the grain size range,the Hall-Petch dependency for yield stress,tensile strength,and hardness was valid for grain size ranges for the nickel-free high nitrogen austenitic stainless steel.In the present study,the ductility of cold rolled nickel-free high nitrogen austenitic stainless steel decreased with annealing time when the grain size was refined.The fracture surfaces of the tensile specimens in the grain size range were covered with dimples as usually seen in a ductile fracture mode.     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢理化性能的影响

高氮无镍奥氏体不锈钢在多个领域有着广泛的应用前景，然而氮质量分数对其物理性能和化学性能的影响规律尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%~1.20%的无镍奥氏体不锈钢，对不同氮质量分数钢的晶格常数、线膨胀系数、电阻率、耐汗液腐蚀性能、自腐蚀电位进行了检测和分析。结果表明，氮质量分数的增加使材料的晶格常数随着线性增大，获得了氮质量分数与晶格常数的定量关系。氮质量分数越高，材料的膨胀系数和电阻率越大。不同氮质量分数试验钢经720 h人工汗液腐蚀后，氮质量分数最低(0.02%)和最高(1.20%)时，试验钢严重腐蚀，而其他钢未被腐蚀。试验钢的自腐蚀电位首先随着氮质量分数的增加而升高，峰值出现在氮质量分数为1.05%时，氮质量分数为1.20%的钢其自腐蚀电位下降至低于氮质量分数为0.60%钢的水平。     

Fe-1C钢离异共析转变行为

离异共析转变(DET)是高碳钢实现快速球化退火的重要理论依据。为了深入理解离异共析转变机理,采用定量金相方法,通过奥氏体中断淬火和等温转变试验对Fe-1C钢离异共析转变行为进行研究。结果表明,在共析温度以下,Fe-1C钢中离异共析转变与珠光体转变存在竞争, DET相体积分数与奥氏体化后残留的渗碳体粒子间距L_θ以及珠光体片层间距λ有关,DET相体积分数随λ/L_θ值的增加而增大。用基于JMAK方程的离异共析转变动力学模型计算了DET相体积分数随λ/L_θ的变化关系并与试验结果进行了比较拟合,试验测量值与计算拟合曲线吻合较好。λ/L_θ的值越大,离异共析转变时碳原子扩散所需距离相对于珠光体转变越短,就越有利于离异共析转变的发生。     

氮含量对高氮不锈钢硬化和软化特性的影响

 为了研究高氮奥氏体不锈钢的加工硬化和退火软化的现象,设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的无镍奥氏体不锈钢,通过力学性能测试、SEM、EBSD等显微组织观察,分析氮含量对加工硬化和退火软化影响机理。结果表明,氮元素的添加大幅提升了加工硬化速率,氮质量分数从0增加到1.2%,加工硬化率提高了7.06 MPa/%。氮能够促进再结晶形核,有效细化晶粒尺寸,氮质量分数为0.4%～1.2%时晶粒细化达60%,但会阻碍晶粒动态回复。