固溶处理对高氮不锈钢微观组织及力学性能的影响

高氮不锈钢具有优异的综合性能。通过增加铬、锰含量在氮分压为80 000 Pa下成功冶炼出氮质量分数为0.54%的Cr-Mn-Mo系高氮不锈钢;试样钢热轧后分别经800、900、1000、1100、1200 ℃保温1、2、3、4、5 h固溶处理后正交分析,研究在不同温度和保温时间下的组织、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、断面收缩率和强塑积,旨在找到试验钢最佳的热处理温度和时间。结果表明,未经固溶处理和经800、900 ℃固溶处理后的试样中有Cr₂N析出,1200 ℃固溶处理后试样中析出铁素体,1000、1100 ℃固溶处理的材料为纯奥氏体组织,且在1000 ℃下保温4 h的试样塑性最好并有较高的强度,其断面收缩率和断后延伸率分别可以达到67.5%和69.5%。未经热处理的试样强度最高,并且断面收缩率和断后延伸率仍然保持在42%和49.9%。在1000 ℃下保温1 h的试样综合力学性能最好,强塑积可达到58.59 GPa%。     

时效处理工艺对海工用高氮不锈钢耐蚀性的影响

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中，而海水自身是一种良好的电解质，具有含盐量高、电阻率小等特点，对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象，通过固溶后的时效处理，分析时效第二相析出行为对试验钢耐蚀性能的影响。对试验钢进行盐雾腐蚀试验，计算其失重率和腐蚀速率，并测定试验钢动电位极化曲线。试验结果表明，不同时效处理后的试验钢耐蚀性能差距较大，600℃时效0.5 h试验钢耐蚀性能最佳，失重率和腐蚀速率分别为1.157%、4.608×10^-5 g/(cm²·h);800℃时效2 h耐蚀性能最差，失重率和腐蚀速率分别为3.737%、1.502×10^-4 g/(cm²·h);而316L不锈钢耐蚀性能介于两者之间，失重率和腐蚀速率分别为1.423%、6.751×10^-5 g/(cm²·h);当第二相Cr₂N大量析出时，会严重降低试样钢耐蚀性能。通过观察海工用高氮不锈钢第二相析出和溶解行为...     

直接合金化冶炼含硼钢的动力学研究

对直接合金化冶炼含硼钢进行了动力学分析并从纯铁渗硼溶解和渣铁对流时氧化硼和碳反应两个过程建立了动力学模型,得出求解纯铁熔解速率的方法,氧化硼还原率与炉渣直径、渣在金属液上浮停留时间的关系。实验结果表明,炉渣直径一定时,停留时间越长还原率越高;炉渣在铁液中停留时间一定时,炉渣直径越小还原率越高。     

转炉渣气化脱磷后再用于脱磷基础研究

为保证转炉熔渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在实验室进行了气化脱磷炉渣作为返料用于造渣脱磷的热态试验。研究结果表明:气化脱磷渣具备高氧化钙、高碱度、低P_2O_5、高FeO的特点,不需经历成渣过程,可直接用于二次脱磷;采用气化脱磷渣进行铁水脱磷试验时,随着试验温度的提高,铁水终点磷含量呈增大趋势,1 500℃下终点铁水w(P)仅为0.067%,对应的脱磷率为40%;对比气化脱磷渣和配制脱磷剂炉次的脱磷速度可知,在反应前期,气化脱磷渣成渣速度快,气化脱磷渣炉次的铁水磷含量低于配制脱磷剂炉次;但受限于磷容量,气化脱磷渣的终点脱磷效果不如所配脱磷剂,因此建议在工业试验中可将气化脱磷渣与新造渣剂搭配使用,在保证脱磷效果同时,减少造渣料消耗。     

GH2132合金混晶条带组织分析及其对力学性能影响

 混晶条带是影响GH2132合金组织及性能稳定性的重要因素,因此针对合金冷拉棒材出现的混晶条带缺陷进行了试验研究。利用金相、EPMA、EBSD和TEM手段,结合热力学平衡相图与硬度测试,揭示了混晶条带的主要成因,并分析了其内部微观组织状态及混晶组织对显微硬度的影响。结果表明,混晶条带组织中细晶区晶粒尺寸普遍小于10 μm,粗晶区晶粒最大可超过60 μm,而元素偏析与冷拉变形是造成晶粒大小差异并形成混晶条带的原因。合金铸态组织中Ti、Mo、C、B元素均表现出正偏析,其中C、Ti元素的偏析程度较高,能够在枝晶间析出MC与M₃B₂相,并最终遗传至奥氏体晶界;晶界溶质富集不仅起到钉扎作用,阻止再结晶过程晶粒长大,还能够通过溶质拖拽作用降低晶界的迁移速率而阻碍晶界变形,最终溶质富集区域形成细晶区、贫化区域形成粗晶区,并沿合金棒材组织冷拉方向表现出混晶条带。另外,在冷拉变形过程中,由于晶体取向不一,在受同样拉拔力条件下晶粒变形的实际应变并不一致,这也会加剧混晶现象。微观组织观察显示冷变形后细晶区与粗晶区相比形变更为均匀,组织内平均位错密度更高,混晶区域内存在退火孪晶与形变孪晶,但细晶区孪晶密度更高。最终混晶区存在的晶界数量不同、位错密度变化、孪晶分布的梯度组织,导致细晶区显微硬度明显高于粗晶区的硬度梯度。     

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。     

含氮高锰钢铸造过程快速凝固方法研究

从两方面提出了高锰钢铸造过程快速凝固方法以提高钢中氮含量。通过计算钢水开始凝固温度、降低过热度，建立了高锰钢从浇铸到凝固释放热量公式模型；提出了采用热导率更高的型砂、在砂模中添加冷却装置、浇铸过程中添加冷钢等加速钢水冷却的方法，并分析了影响铸件凝固时间的因素。结果表明：铸造砂热导率对铸件凝固时间的影响最大，其次是强化冷却，而过热度的影响最小。通过改善铸型冷却性能和悬浮铸造的方法可以显著缩短钢液凝固时间，有效抑制凝固过程氮的逸出，显著提高高锰钢中氮含量。