2205双相不锈钢热轧复合板复层组织及性能研究

利用金相显微镜、透射电镜、电化学工作站和拉伸试验机等设备对2205双相不锈钢热轧复合板复层进行了组织分析及性能测试,并与热轧前双相不锈钢2205的组织和性能进行了对比。实验结果表明:2205双相不锈钢复合板复层热轧固溶后,细长的γ相与α相界面处出现波浪状褶皱,且两相界面向γ相迁移;沿奥氏体晶界处分布着大量细小的奥氏体亚晶粒,亚晶粒之间及亚晶粒与奥氏体晶粒界面连接处塞积大量位错,致使试样产生加工硬化现象,因此其强度和硬度均高于2205双相不锈钢;此外,2205双相不锈钢热轧复合板复层的腐蚀电位降低,耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能降低。     

终轧温度对2205/Q345C复合板界面组织和力学性能的影响

采用真空对称组坯+热轧法制备2205/Q345C复合钢板,研究了终轧温度对复合板界面微观组织、元素扩散、硬度分布及剪切强度的影响。结果表明:终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板的界面结合良好,基层Q345C钢板为铁素体+珠光体组织,复层2205双相不锈钢为奥氏体+铁素体组织。在界面附近,Q345C钢中的C向2205钢中扩散形成了脱碳层,而2205钢形成了“渗碳层”,且二者的深度均随终轧温度的增加而增加。2205钢中的Cr、Ni元素向Q345C钢中连续扩散,Cr原子扩散的剧烈程度高于Ni原子,扩散距离大于Ni原子,且二者的扩散距离均随终轧温度的升高而增加。随着终轧温度的升高,复合板的硬度变化不大,在界面附近2205钢硬度最高而Q345C钢硬度值最低,而界面的剪切强度略有降低,但均大于420 MPa,符合GB/T 8165—2008《不锈钢复合板和钢带》中剪切强度≥210 MPa的要求,且剪切断口中裂纹源区面积减小。终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板均获得了良好的力学性能。     

钢结构复合板焊接接头的组织与性能研究

采用手工电弧焊+埋弧焊多层多道次复合焊对304不锈钢/Q235钢结构复合板进行焊接,研究了焊接接头中母材、焊缝和复层的显微组织、元素分布、硬度分布和断口形貌。结果表明,复合板焊接接头组织中未见气孔、夹杂等缺陷,复层焊缝中的铁素体在细小奥氏体晶粒间呈网状分布;复层中从焊缝至母材的Cr元素和Ni元素含量逐渐降低,焊缝区域中的Cr和Ni的含量都高于母材;经过多道次复合焊接后的焊接接头的强度满足不锈钢复合板抗拉强度大于或者等于396 MPa的要求,拉伸断口呈现出韧性断裂特征。     

Q345R/304复合板焊接接头组织及性能研究

对Q345R/304复合板对接接头的组织及性能进行了系统的试验研究。结果表明,复层侧焊缝区组织为细小的奥氏体+少量的铁素体组织,复合板对接接头抗拉强度达到531 MPa,冲击吸收功为118 J,硬度大小及分布也满足相关标准要求。可见,本试验所采用的焊接材料和工艺可获得性能良好的复合板对接接头。     

热处理对2205-Q345爆炸复合板界面组织和性能的影响

采用不同温度对2205双相不锈钢-Q345低合金钢爆炸复合板进行了退火,并对退火后的显微组织、显微硬度、疲劳寿命等进行了系统分析。结果表明,爆炸复合板结合界面有塑性变形,组织成纤维状;随着热处理温度的不断提高,界面附近的组织逐渐产生回复再结晶,界面显微硬度逐渐降低;复层耐蚀性在高于650℃热处理后明显降低;450℃热处理疲劳性能最佳。     

双金属复合板光纤激光焊接及其接头腐蚀性能分析

针对DSS2205/X65双金属复合板进行激光对接焊试验,观察焊接接头的金相组织,通过能谱法分析Cr元素在焊接接头中的分布,测试了母材DSS2205和焊接接头的极化曲线。结果表明:焊接接头中金相组织沿厚度方向上出现了明显的分层特征;激光焊接时熔池中上下2个部位的熔态金属流动符合Marangoni对流特征,熔池中部的液态金属更趋向于向上流动扩散,而受重力影响较少;焊接接头复层的极化曲线表明它们和母材DSS2205具有相当的自腐蚀电位,但点蚀电位均低于母材DSS2205,并且采用小光斑激光焊接具有更好的抗点蚀能力。正双金属复合板是将基层(10~60 mm的碳钢或低合金钢)与复层(1~5 mm的不锈钢或钛合金等)在一定的高温高压下冶金地结合在一起,使其成为一种具有特殊性能的整体新型材料,已广泛用于石油化工、海洋开发、造船等工业领域。使用双金属复合板的主要目的在于充分利用其基层材料的高强度、高塑韧性和复层的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能,然而,在结构制造中,由于2种不同的材料属性给其焊接带来了新的问题。例如,焊接接头过渡层     

Q345/IN825复合板焊接接头组织与性能

对Q345/IN825复合板复层与基层分别采用钨极氩弧焊(GTAW)和埋弧焊(SAW)进行焊接试验。采用光学显微镜、扫描电镜对焊缝显微组织及主要合金元素分布进行了分析,利用拉伸、冲击和硬度试验测定了接头的力学性能。结果表明,基层焊缝组织为珠光体和针状铁素体,复层焊缝组织为树枝晶奥氏体,复层母材侧热影响区的奥氏体组织有明显粗化现象,复层焊缝中发现有Nb元素富集产生的析出物。接头的抗拉强度介于Q345和IN825母材强度之间,拉伸断裂发生在母材部位;焊缝金属冲击韧性低于母材;焊缝硬度高于母材硬度。焊缝金属与母材之间没有发生明显的元素迁移,确保了复层焊缝的耐蚀性。     

TMCP工艺对双相不锈钢2205厚板性能的影响

利用热轧机组轧制试验研究了热机械控制(TMCP)工艺及轧后辊道待温时间对双相不锈钢2205厚板综合性能的影响。结果表明,TMCP态与热轧退火态相比铁素体含量更高;抗拉强度和硬度提高较多;塑性、低温冲击韧性和耐点腐蚀性能相当。随着辊道待温时间的增加,铁素体含量不断减少,相界处锯齿状奥氏体增多并最终融合形成岛状奥氏体。同时材料的抗拉强度、硬度和冲击韧性先增大后减小,在150 s时达到最大;耐点腐蚀性能则逐渐下降。     

异种有色金属复合板制备技术的研究进展

对异种有色金属复合板的3种主要制备技术(轧制复合、爆炸复合和爆炸复合+轧制)进行了综述,介绍了不同种类有色金属复合板适用的制备技术,分析了复合板界面形态及其形成原因和影响因素。论述了轧制温度、轧制压下量和轧制速率等主要轧制复合工艺参数对轧制复合板组织性能的影响,炸药厚度、炸药爆速和基覆板间隙距离等爆炸复合工艺参数对爆炸复合板组织和性能的影响,以及爆炸复合工艺参数和轧制复合工艺参数对爆炸复合+轧制复合板组织性能的影响。总结了退火处理对复合板组织性能的影响,指出绿色化、智能化和计算机数值模拟等是这些制备技术的发展趋势,制备技术的组合使用是未来材料制备技术的重要发展方向。     

不锈钢2205/X65复合板热处理工艺研究

采用爆炸+轧制工艺制备了2205/X65双金属冶金复合板,对不同热处理状态下的复合板进行了金相组织、力学性能和覆层耐蚀性能检测分析,研究了热处理工艺对2205/X65双金属复合板组织及力学性能的影响。结果表明:采用1050℃固溶+回火工艺,即加热到1050℃,保温30 min,喷水冷却到450℃,然后空冷到室温,复合板的力学性能和耐腐蚀性能优良,可以推荐为2205/X65复合板的热处理工艺。此工艺解决了2205/X65复合板热处理难题,可为复合板的轧制和热煨弯管的热煨工艺提供技术依据。     

304不锈钢局部干法水下激光填丝熔覆层微观组织及性能

采用自行研发的水下激光填丝熔覆装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行激光填丝熔覆试验,并对空气环境和水下环境的熔覆结果进行对比分析,以探索在水下环境进行304不锈钢的缺陷修复. 通过XRD,EDS,光学显微镜分析了熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试,利用动电位极化与交流阻抗谱技术研究熔覆层电化学腐蚀行为. 结果表明,在两种环境下均制备了单层多道熔覆层,且无明显气孔、裂纹等缺陷;熔覆层包括熔覆区、搭接区、相变影响区、熔合区、热影响区,显微组织主要由奥氏体、铁素体、马氏体组成;由于各区域内微观组织及晶粒的大小不同,使得熔覆层硬度呈阶梯分布;在3.5%NaCl溶液中,两种环境熔覆层均呈现出明显的钝化行为,且两种熔覆层耐腐蚀性能相近;所研制的水下激光填丝熔覆装备及工艺,可以满足实际工程对于熔覆层高效制备、成形质量控制及耐蚀性能的要求,可用于水下环境304不锈钢表面的防护与修复.     

2205型双相不锈钢带极电渣堆焊材料的研制

研制出2205型双相不锈钢带极电渣堆焊材料,H2205焊带及其匹配焊剂SJ26B,解决了工程上采用2209型双相不锈钢带极堆焊材料熔敷金属铁素体含量很难达到40％的难题。采用该套材料进行带极电渣堆焊试验,结果表明：堆焊工艺性能极佳,冶金性能优异,熔敷金属力学性能、耐蚀性能优良,熔敷金属铁素体含量为40％-60％,满足工程实际需要。     

低碳钢表面激光熔覆不锈钢的组织和性能

采用JHM-1GY-400型脉冲Nb∶YAG固体激光器和316L不锈钢粉末在20低碳钢表面制备了激光熔覆层。利用OM、XRD、SEM等表征方法分析了不锈钢熔覆层的物相组成和显微组织,并分别利用旋转摩擦试验机和电化学工作站对熔覆层和基材的耐磨损和耐腐蚀性进行了研究。试验结果表明,不锈钢熔覆层厚度约为50 μm,由γ相(奥氏体)和α相(铁素体)组成,其显微组织主要包括细小的树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢熔覆层表面硬度约为基材的2倍,摩擦因数比基材低0.0418,磨损量更低,不锈钢熔覆层比基材具有更高的耐磨性。与基材相比,不锈钢熔覆层具有更低的自腐蚀电流和更高的自腐蚀电位,其耐腐蚀性能更优异。     

S31000不锈钢表面激光熔覆Stellite12合金层的组织和性能

针对高温阀门密封副易发生擦伤、碰伤等问题,采用激光熔覆技术在S31000不锈钢密封副基体表面制备了Stellite12合金层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及均匀腐蚀全浸试验,研究了熔覆层微观组织、显微硬度和均匀腐蚀性能。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,微观组织主要由平面晶、柱状晶和等轴晶的枝晶结构组成。熔覆层显微硬度较高,平均显微硬度为600.68 HV0.3;基体的显微硬度最低,平均显微硬度为204.57 HV0.3。相比于S31000不锈钢的腐蚀速率,表面激光熔覆Stellite12合金后,腐蚀速率显著降低。同时,S31000不锈钢表现出尺寸不均的腐蚀坑现象,Stellite12合金层表现出较均匀的腐蚀行为,但在晶界处的腐蚀现象比晶内更为明显。     

磁场作用下2205双相不锈钢焊缝成形与组织特征

采用摆动电弧GTAW对2205双相不锈钢进行了自熔焊接.研究了不同励磁电流下焊缝截面的特征以及其对焊缝组织的影响.结果表明,摆动电弧可以促进接头的熔合,但随着励磁电流增加,熔合效果逐渐变差.摆动电弧可促进2205双相不锈钢焊缝中奥氏体的析出并可使铁素体得到细化,在励磁电流1 A下,效果最佳.奥氏体含量的增加缓解了由于相比例失衡所致的硬度值升高,使得焊缝硬度更加接近母材.     

Pitting corrosion behaviour of 2101 duplex stainless steel in chloride solutions

ABSTRACT

The corrosion behaviour of 2101 duplex stainless steel (DSS) in NaCl solution was studied and compared with that of 2205 DSS. The effects of chloride concentration and solution temperature on pitting corrosion behaviour were focused. The relative sensitivity to pitting corrosion of the constituent phases in both 2101 and 2205 DSSs was also explored. Pitting corrosion susceptibility was evaluated by conducting cyclic polarisation curve measurement. The corrosion morphology was examined by a scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectrometer. The experimental results showed that the pitting corrosion resistance of 2101 DSS was inferior to that of 2205 DSS by exhibiting a lower threshold chloride concentration and a lower critical pitting temperature. For both 2101 and 2205 DSSs, the ferrite phase was more susceptible than austenite phase to pitting corrosion.

This paper is part of a supplementary issue from the 17th Asia-Pacific Corrosion Control Conference (APCCC-17).     

高强不锈钢激光熔覆层的组织与性能

针对核装备零部件维修再制造的需要,采用激光熔覆技术制备高强韧马氏体不锈钢熔覆层,以改善核装备零部件的表面性能,随后对熔覆层试样分别进行300 ℃和500 ℃保温2 h的回火处理。采用OM、SEM、显微硬度计、万能拉伸试验机等设备测试了试样的组织和性能。结果表明,原始试样的抗拉强度为1719 MPa,断后伸长率在15%左右,硬度为550 HV0.2,耐磨性较差;当回火温度为300 ℃时,出现逆转变奥氏体,硬度降至500 HV0.2,抗拉强度降为1662 MPa,断后伸长率超过15%,耐磨性提高;当回火温度上升到500 ℃时,逆转变奥氏体减少,碳化物逐渐析出,出现二次硬化,硬度又上升至530 HV0.2,抗拉强度降至1582 MPa,断后伸长率降至14%左右,耐磨性与原始试样相当。该高强马氏体不锈钢熔覆层整体耐腐蚀性均优于1Cr13钢,具有良好的耐腐蚀能力。     

固溶温度对2205双相不锈钢组织和硬度的影响

以热轧态2205双相不锈钢为原材料,在1000~1350 ℃对其进行30 min的固溶处理,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计等对固溶处理后的2205双相不锈钢的组织和硬度进行表征。结果表明,随着固溶温度的升高,铁素体含量增加,奥氏体含量减小,双相不锈钢组织发生再结晶和晶粒长大。铁素体与奥氏体中Cr、Mo、Ni元素发生均匀化,即两相中各元素的含量差异降低。当固溶温度为1050 ℃时,铁素体与奥氏体含量基本相当。2205双相不锈钢的硬度随着固溶温度的上升而增加;当固溶温度由1150 ℃升高至1200 ℃时,其硬度值陡然上升。为了获得较低的硬度以便进行后续的冷加工,2205双相不锈钢的固溶温度应控制在1000~1150 ℃。     

退火对2205双相不锈钢-16MnR爆炸复合板性能的影响

对2205双相不锈钢-16MnR复合板的力学性能和有害沉淀相的腐蚀率进行测试,研究不同热处理工艺对复合板力学性能的影响。结果表明,2205双相不锈钢-16MnR爆炸复合板经不同工艺退火后,其抗拉强度和屈服强度大于490 MPa和325 MPa,大于爆炸态时的强度;其断后伸长率和0℃时冲击值比爆炸态均提高;其腐蚀率最大值为1.15 mg/dm2.d(mdd),符合ASTM A923标准要求。