建筑用316L不锈钢微纳米双峰尺度组织及力学性能研究

研究了建筑用316L不锈钢在冷变形前后的显微组织和力学性能。结果表明,316L不锈钢的硬度和应变诱导马氏体体积分数均随冷变形量的增加而增加。当冷变形量为90%、退火温度为815~860℃时,316L不锈钢的综合力学性能最佳,并且此退火温度范围对应材料的微纳米双峰尺度晶粒所占比例较高。     

低温去应力退火对板式换热器用316L不锈钢冷冲压波纹板耐蚀性能的影响

通过马氏体含量测试、XRD物相分析和电化学测试等手段研究了去应力退火对板式换热器用316L不锈钢冷冲压波纹板片耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着去应力退火温度的升高,由于奥氏体和应变诱导马氏体相的协作变形导致了316L不锈钢冷冲压波纹板片中残留奥氏体向马氏体的继续转变,使马氏体含量增加并发生马氏体向回火马氏体的转变,造成其自腐蚀电位变得更负,耐腐蚀性能变差。     

异质层状结构316L不锈钢的制备及其力学性能

采用传统轧制及退火手段制备了异质层状结构316L不锈钢,通过光学显微镜和透射电镜观察了材料的组织,并利用X射线衍射方法对其物相进行了分析,最终系统研究了处理前后316L不锈钢板的力学性能。结果表明:75%冷轧变形后的316L不锈钢,其内部形成了层状的超细晶组织,剧烈塑性变形诱发了马氏体相变,材料的强度和硬度显著提高,但是其伸长率很低。750℃退火过程中,不锈钢发生了静态再结晶,马氏体相消失,基体变成单相奥氏体组织,不锈钢的综合力学性能得到提高。轧制与退火相结合的工艺可以获得一种由超细晶与微米再结晶晶粒组成的异质层状结构。拉伸变形时,这种异质层状结构可以提供协调非均匀塑性变形的几何必须位错,几何必须位错与可动位错相互缠结,提高了材料的应变硬化率,使得316L不锈钢可以获得良好的强度-塑性匹配。     

高氮奥氏体不锈钢与316L不锈钢的冷变形行为研究

以一种含氮量达1.0%(质量分数)的高氮奥氏体不锈钢N10和316L不锈制为研究对象,通过在室温下对这两种材料施加不同的压缩变形量,研究了两种材料变形后的显微组织、真应力-真应变曲线和显微硬度.结果表明,两种材料在冷变形量小于20%时,机械孪晶和滑移共同参与变形.随变形量增加至50%,316L的变形方式过渡到以滑移为主,而高氮钢中机械孪晶和滑移仍共同参与变形.高氮奥氏体不锈钢在变形过程中不发生马氏体相变,表明其具有较高的结构稳定性;而316L中有马氏体形成.高氮不锈钢的固溶态强度、硬度和加工硬化系数均显著高于316L,冷变形可大幅提高两种材料的强度.两种材料的显微硬度均与晶粒取向有明显相关性,晶粒取向对显微硬度的影响大于变形不均匀性的影响.对高氮不锈钢表现出的优异性能的机制进行了分析和讨论.     

微米/亚微米双峰尺度奥氏体组织形成机制

通过冷轧变形结合变形后在820~870℃退火,在316L奥氏体不锈钢中实现了微米(3~5μm为主)和亚微米(300~500 nm为主)双峰晶粒尺度分布.在奥氏体冷变形过程中,形变孪生与应变诱导马氏体相变都集中发生于大变形阶段,据此推断奥氏体形变孪生是产生应变诱导马氏体的微观机制.在820~870℃范围内退火时,样品的硬度和晶粒尺寸分布几乎保持恒定.通过对退火过程中变形奥氏体和应变诱导马氏体演化驱动力的比较分析,推断奥氏体双峰尺度晶粒尺寸分布的来源是:微米尺度晶粒来自冷变形时未转变的变形奥氏体的再结晶,而亚微米尺度晶粒主要由应变诱导马氏体逆转变而产生.     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

生物医用316L奥氏体不锈钢的形变组织

借助扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜组织观察,对生物医用奥氏体不锈钢316L的形变组织进行了多尺度深入研究,其工程应变量范围为2%~40%。结果表明,当应变>20%时,316L奥氏体不锈钢中的<001>和<111>取向平行于拉伸方向,即出现了大量的变形孪晶和马氏体。从微米尺度和纳米尺度对孪晶和马氏体相变做详细分析发现,形变首先诱发形成变形孪晶,由于孪晶界减小了位错平均自由程而引起位错塞积,进一步诱发马氏体的转变。随着变形量的增加出现了更多的孪晶和α-马氏体,马氏体相变的过程只有γ→α转变,α马氏体主要分布在孪晶界附近,特别是孪晶交叉的位置。其中,奥氏体基体和α-马氏体之间的取向关系为:[011]_γ//[011]_α,(420)_γ//(123)_α。     

304不锈钢形变诱导马氏体相变的影响因素分析

使用室温拉伸和高温拉伸实现了304奥氏体不锈钢不同应变率及不同温度下的拉伸塑性变形,使用铁素体测量仪、XRD等分析手段测试了不同应变率、不同组织状况及不同温度下的形变诱导马氏体转变量.结果表明,形变诱导马氏体的转变量与应变率、组织均匀度及变形温度三种因素有关,室温形变时,随着塑性变形率的增加,马氏体转变量逐渐上升;对于室温下周向变形率为30%的内高压成形环焊缝拼焊管而言,母材、热影响区和焊缝处的马氏体转变量依次呈上升趋势,组织均匀性越差,马氏体的转变量越高;高温拉伸时,随着环境温度的上升,马氏体的转变量呈下降趋势,在275℃时,马氏体的转变量趋近为0.     

冷变形对梯度结构316L不锈钢微观结构及力学性能的影响

对梯度结构316L不锈钢进行了不同变形量的冷轧制。利用X射线衍射和电子背散射衍射技术研究了轧制过程中钢的相组成和微观结构演变,揭示了结构演变引起的力学性能变化。结果表明,冷变形梯度结构316L不锈钢表面马氏体体积分数随变形量的增加而增加,晶粒在轧制过程中沿着轧制方向被均匀拉长并且细化,晶粒内产生大量的位错缠结、交割等亚结构。显微硬度逐渐提高并趋向于均匀化,拉伸强度得到显著提高,同时保持着良好的塑性。20%冷变形梯度结构316L不锈钢具有最优的强塑性能,其优异强度来源于轧制带来的晶粒细化、大量位错以及相变生成的马氏体相,而梯度结构协调粗细晶不均匀变形与马氏体相变的相变诱导塑性效应共同保证了其良好的塑性。     

纳米/超细晶18Cr-8Ni奥氏体不锈钢力学性能及变形机制

采用应变诱发马氏体退火逆相变的方法制备了18Cr-8Ni奥氏体不锈钢的纳米/超细晶组织,并对其力学性能和变形机制进行了分析。通过对奥氏体不锈钢进行室温轧制(压下率为70%)以及分别进行710℃×10 min,760℃×5 min和950℃×5 min的退火处理来获得不同晶粒尺寸的组织。结果表明:纳米/超细晶的平均晶粒尺寸为400 nm,屈服强度为878 MPa,伸长率为33%。对粗晶和纳米/超细晶钢的变形行为进行研究发现,纳米/超细晶钢断口处的显微组织存在大量的应变诱发马氏体和少量的孪晶。然而,在粗晶钢的断口处观察到了应变诱发马氏体、高密度位错和剪切带组织。     

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。     

316L不锈钢25～300℃动态拉伸及流变应力计算

通过动态拉伸试验和断口形貌分析,探讨316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃的井下温度场范围内的动态应力-应变关系;根据温加工变形理论,分析316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃流变应力与塑性应变关系,应用金属的动态回复理论和动态应变时效理论,建立316L不锈钢可膨胀筛管基管在井下温度场及温加工变形条件下的本构方程,通过引入应变速率因子Z,得出316L不锈钢可膨胀筛管基管在温加工阶段的流变本构方程,为可膨胀筛管井下膨胀施工工程提供依据.     

锻造工艺参数对316LN不锈钢动态再结晶的影响

用Simufact软件模拟了316LN不锈钢在变形温度1000~1200℃、应变速率0.01~0.05 s~(-1)和不同型砧条件下的镦粗过程。从晶粒大小分布分析了不同锻造工艺参数对316LN不锈钢动态再结晶的影响,通过热变形方程和晶粒度分布图验证了锻造工艺参数对动态再结晶峰值应力的影响。结果表明316LN不锈钢动态再结晶程度与应变量、变形温度和应变速率有关。     

变形温度对316LN奥氏体不锈钢组织和性能的影响

以316LN奥氏体不锈钢为研究对象,分别在不同温度(室温和液氮)下对其进行轧制变形实验(变形量30%和90%),借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、微力拉伸试验机等对其变形过程中的微观组织演变与力学性能变化规律进行研究。结果表明:两种变形条件下316LN奥氏体不锈钢均可发生形变诱导马氏体转变,且马氏体体积分数随着变形量的增大而增加,同一变形量下深冷轧制态马氏体转变量显著高于室温冷轧态。深冷轧制比室温轧制更有效地加速马氏体转变,可使奥氏体组织完全转化成马氏体的同时将其细化至纳米级别。深冷轧制态下的强度和硬度均高于室温冷轧态,但其伸长率低于室温冷轧态,拉伸断口形貌从典型的韧性断裂向韧性和准解理混合型断裂转变。     

304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究

利用OM, SEM和XRD对单轴非对称应力循环下304不锈钢棘轮变形过程中的微观组织变化进行了实验观察. 结果表明: 304不锈钢棘轮变形过程中,当棘轮应变达到一定值后会 产生应变诱发马氏体相变, 形成板条状 马氏体,并且随循环周次的增加, 形成的应变诱发 马氏体相对量逐渐增加.因马氏体相变而诱发的塑性变形对总的棘轮变形量产生一定的影响,材料的棘轮应变应由两部分组成, 即应力引起的塑性应变和相变诱发的塑性应变.     

201不锈钢形变诱发马氏体相变特性

201不锈钢塑性变形过程中会发生马氏体相变,相变改变了材料力学性能,使201不锈钢拉深成形后易产生时效开裂现象。为探明201不锈钢因马氏体相变导致的时效开裂原因,通过单向拉伸试验,研究了201不锈钢马氏体相变特性、温度和应变速率对马氏体相变的影响规律。结果表明:马氏体相变量随拉伸变形量的增加而增加;增加变形温度与应变速率,均会抑制马氏体相变;当温度达到100℃时,不再有相变发生;在同一温度下,随应变速率的增大,屈服强度和屈强比均增大,伸长率减小;但因马氏体相变,201不锈钢在50℃以下和100℃以上的抗拉强度表现出相反的变化规律;在不同温度下,201不锈钢在应变速率为0.001 s-1时的塑性变形能力最好。     

奥氏体不锈钢316L在ECAP过程中的组织演化及力学性能

对奥氏体不锈钢316L进行等效应变为1.02的6道次室温等通道挤压(ECAP)试验。结果表明,在ECAP挤压过程中316L发生了剪切滑移变形和孪生变形及晶粒碎化,经过4和6道次挤压后分别得到平均晶粒尺寸约80 nm和约61 nm的均匀分布的等轴晶粒。在1道次ECAP挤压后316L的抗拉强度由674 MPa增加到984 MPa, 规定塑性延伸强度则由594 MPa增加到922 MPa,维氏显微硬度由116.33 HV增加到328.31 HV,但是塑性下降严重,可以通过600 ℃后续退火处理进行改善。     

不锈钢高温组织与高温力学性能研究进展

主要综述了奥氏体不锈钢中δ相、铁素体不锈钢中σ相、马氏体不锈钢中Ms、双相不锈钢中γ相与α相的相对含量和沉淀硬化不锈钢中ε-Cu对不锈钢高温组织的影响;还综述了变形温度、应变速率和应变量对不锈钢高温力学性能的影响.     

冷加工对304不锈钢孔蚀敏感性的影响

对304不锈钢设备由于冷加工产生的马氏体相变进行现场测试.结果表明,室温下经不同方式、不同程度冷加工后,相关部位的马氏体相变量约在0.5%～10%.用电化学动电位极化法、恒电流电位-时间曲线测定法和模拟闭塞电池法研究经-70℃不同程度拉伸变形的304不锈钢在3.5%NaCl水溶液(50℃±1℃)中的孔蚀击穿电位(Eb)、稳态孔蚀成核电位(Enp)和自腐蚀电位(Ecorr)与马氏体相变量的关系.在马氏体含量为0.1%(材料未经冷变形)至11.5%(材料冷拉伸形变量为10%)范围内,随马氏体含量增大,Eb、Enp、Ecorr值变负(马氏体含量为5%时最负),闭塞区内pH值降低,阳极腐蚀电流密度变大,表明冷加工变形不仅诱发304不锈钢孔蚀,并加速孔蚀发展.     

316LN不锈钢动态再结晶研究

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机在850～1250℃,应变速率0.01～10 s-1,变形程度0.91条件下对316LN奥氏体不锈钢进行热压缩变形试验。在真应力应变曲线上没有出现明显应力峰值,金相观察表明,316LN不锈钢在热变形过程中发生了动态再结晶。对实验数据进行拟合,得到316LN不锈钢的热激活能和热变形方程,并给出了发生动态再结晶的临界应变和临界应力以及Zener-Hollomon参数。