HYDROGEN EMBRITLEMENT OF COLD DRAWN FERRITE-GRANULAR BAINITE DUAL-PHASE STEEL

本实验采用阴极电解预充氢、慢应变速率拉伸的方法,研究了_(05)Si_2铁素体-粒状贝氏体双相钢经70%冷拔形变后的氢脆敏感性及断裂行为,并与_(05)Si_2铁素体-马氏体型。70%冷拔形变双相钢进行比较。发现冷拔铁素体-粒状贝氏体型双相钢的氢脆敏感性高于冷拔相同程度的铁素体-马氏体型双相钢,但由于原来的塑性较好,在充氢条件下仍有较好的塑性。铁素体-粒状贝氏体型冷拔双相钢在预充氢条件下拉伸时,微孔或裂纹在铁素体-粒状贝氏体相界面上形核,并沿着与外力约呈45°方向优先向粒状贝氏体-侧扩展。     

显微组织对贝氏体钢筋氢脆敏感性的影响

通过电化学充氢、慢拉伸实验并结合XRD、SEM、TEM和EBSD等显微组织表征方法,研究了显微组织对两种不同强度级别贝氏体钢筋氢脆敏感性的影响。结果表明:PSB1080钢筋强度高,但氢脆敏感性却低于PSB830钢;PSB830钢筋的组织分布不均匀,马氏体块尺寸差异较大,马氏体中高密度的位错为可逆氢陷阱,充氢之后氢分布不均匀,在拉伸的过程中,氢原子随位错迁移,扩散富集至裂纹尖端,裂纹在脆性大的马氏体和强度低的铁素体中扩展迅速,氢脆敏感性大。PSB1080钢筋板条间的残留奥氏体为不可逆氢陷阱,阻碍了氢原子的扩散富集,此外其组织的均匀性使钢中氢的分布也相对均匀,氢脆敏感性小。亚微米、纳米级的残留奥氏体同时具有良好的机械稳定性和化学稳定性,缓解了应力集中,阻碍了裂纹的扩展。     

应力三轴度对淬火态硼钢氢脆敏感性的影响

对硼钢进行电化学充氢和低应变率拉伸,分别画出了纯剪切、单向拉伸及近似平面应变状态下淬火态硼钢充氢前后的应力-应变曲线,并基于等效塑性应变量化了硼钢的氢脆敏感性,研究了应力三轴度对淬火态硼钢的力学性能和氢脆敏感性的影响。用SEM及EBSD表征试样断口的微观组织,根据淬火态硼钢充氢前后断裂模式的变化分析了硼钢在不同应力状态下的氢脆机理。结果表明,淬火态硼钢在剪应力状态下的氢脆机理与拉伸应力状态显著不同,使其氢脆敏感性比拉伸应力状态显著降低。     

热处理对特种设备用高强钢激光–电弧复合焊接头氢脆断裂行为的影响研究

目的 提高800 MPa级特种设备用低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。方法 采用预充氢后慢应变速率拉伸试样的方法,定量评估焊态、焊后直接高温回火和焊后调质3种状态下800MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的氢脆敏感性,结合扫描电镜下的初始微观组织和断裂特征,讨论抗氢脆性能的改善机理。结果 焊后调质处理有效消除了焊接热循环形成的马氏体组织,使接头各区域的微观组织趋于一致,接头的抗氢脆性能较焊态和直接焊后高温回火态的显著提高,断裂特征也从沿晶和穿晶的混合断裂转变为穿晶解理断裂。结论 焊后调质处理可以有效提高800MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。     

高强度高塑性双相15Mn2Nb钢的组织和性能

本文以Mn为主加元素强化铁素体与提高淬透性,以Nb为辅加元素细化组织,发展了一种双相15Mn_2Nb钢。研究了在亚温淬火和亚温形变淬火条件下组织和性能的变化规律,并与15碳素双相钢进行了对比。结果表明,15Mn2Nb钢经予先淬火和随后亚温(α γ)区重新加热淬火,可使马氏体和铁体素晶粒呈细小条状,相间分布,形成一种特殊的“类珠光体型”双相组织。亚温形变淬火时,铁素体和马氏体呈细长纤维定向分布,其中铁素体纤维由大量极细小(相似文献   

S355钢焊接接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击和金相检验等试验方法对S355钢半自动气体保护焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究.结果表明:采用JM-56焊丝对S355钢进行焊接时,接头具有较好的抗剪强度和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体、少量珠光体和粒状贝氏体.熔合区、过热区主要为先共析铁素体及较多的珠光体和一定量的粒状贝氏体.     

超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下组织和性能研究

通过分段淬火连续退火实验,获得两组铁素体晶粒尺寸大致相同、马氏体体积分数不同的双相钢。选取应变速率为10-4s-1进行准静态拉伸实验;选取应变速率为500s-1和2250s-1在分离式霍普金森拉杆技术进行动态拉伸实验。利用动态因子、Feret比率等定量分析方法研究超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下的组织和性能。结果表明:应变速率效应在双相钢的动态变形行为中主要起强化作用;马氏体体积分数越低的双相钢应变速率敏感性越大;相比抗拉强度而言,超高强冷轧双相钢屈服强度的应变速率敏感性更大。计算在应变速率为2250s-1动态拉伸变形下产生绝热温升分别为98K和89K,并抵消部分应变速率强化作用。     

基于临界区加速冷却的(B+F)X80大变形管线钢的组织和性能研究

采用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,对X80管线钢在临界区加速冷却工艺下的组织性能变化规律进行了研究。结果表明,通过临界区加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致屈服强度增高,塑性降低。当始冷温度为840℃时,显微组织以细小、多位向分布的贝氏体为主,辅以高密度位错的多边形铁素体。这种(B+F)双相组织使得试验钢的屈强比为0.80、均匀伸长率为10.0%、形变强化指数为0.12,满足了大变形管线钢的技术要求。     

位错板条马氏体相变晶体学与低碳马氏体型结构钢的研究进展

近年来,马氏体相变的研究出现了新的动向,这归因以下几方面原因。新开拓了马氏体相变的许多工业应用,如马氏体时效钢、低碳马氏体型超高强度钢、相变诱生塑性钢(TRIP)、双相钢、形状记忆合金及高阻尼特性材料等。研究氢在金属中的重要性,也     

真空渗碳处理38CrMoAl渗氮钢的微观组织及氢脆敏感性分析

为了满足汽车轻量化对材料性能的要求,选择齿轮用38CrMoAl渗氮钢作为测试材料,以电化学充氢方法与慢应变拉伸相结合的方式测试了真空渗碳(Vacuum Carburizing,VC)试样的氢脆敏感性,同时与淬火+低温回火态(Quenching+ Low-Tempering,QL)处理试样进行了比较.研究结果表明:QL试样中形成了均匀形态的低碳回火马氏体;VC试样渗碳层中以高碳回火马氏体为主,存在少量的残余奥氏体.VC试样在表面部位的最大硬度达到了732 HV;QL试样在450 HV附近.对QL试样进行充氢后表现出了与初始试样接近的拉伸强度,而断后伸长率显著减小,计算相对断后伸长率差异得到QL试样氢脆敏感性指数(HEI)为54.3％.对38CrMoAl渗氮钢进行渗碳处理后会引起其氢脆敏感性的快速提高.对QL试样充氢处理后试样产生了更明显的脆性断裂,表现出了与高强度马氏体钢氢致断裂相近的特性;充氢后VC试样在断裂后形成了许多韧窝状的结构,呈现韧性断裂的特性.     

研究电化学充氢过程中X70钢氢吸收的新方法

提出了一种测定管道钢阴极充氢或阴极保护过程中氢吸收的新方法.将阴极预充氢试样在稀NaOH溶液中恒电位阳极极化,测量了试样中吸收氢的脱附(氧化)电流随时间的变化曲线.利用该曲线分析吸收氢的量,并建立其与预充氢电流密度、充氢时间及充氢溶液pH间的关系,探索用于评价X70管道钢对阴极充氢敏感性的指标.结果表明,在双对数坐标中试样中的氢浓度分别是预充氢电流密度和时间的单增函数.降低充氢溶液pH可大大提高X70钢的氢吸收量.     

氢气环境下2205双相不锈钢的氢致开裂研究

为了研究氢气环境下双相不锈钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响规律,建立氢气环境下双相不锈钢疲劳应变组织演化—氢致开裂之间的关联机制,在5 MPa氢气和5 MPa氮气2种环境中对2205双相不锈钢试样进行了慢应变速率拉伸和疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明：在氢气环境下,2205双相不锈钢在慢应变速率拉伸过程中的氢脆敏感性不高,而在疲劳过程中氢脆现象显著,5 MPa氢气环境下2205双相不锈钢的疲劳裂纹扩展速率比氮气环境中的快18倍;氢气能够促进2205双向不锈钢疲劳裂纹尖端周围组织的局部塑性变形,并进一步导致氢致开裂。在氢气环境下2205双相不锈钢疲劳变形过程中,不同的相结构其氢致开裂机理也不同,铁素体相容易形成河流状花样断口形貌(解理断口),而奥氏体相断口形貌多呈现平行的滑移带特征,奥氏体相在铁素体相的解理开裂过程中对裂纹具有阻碍作用。     

1 000 MPa级高强钢焊接件的氢脆敏感性研究

利用氢渗透试验、慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了1 000MPa级高强钢(HSS)焊接件在海水中的氢渗透行为及其应力腐蚀敏感性,结合SEM观察了试样的断口特征,并利用电化学试验和显微组织观察分析了焊接件不同区域的氢脆特征。结果表明:相对于焊缝区(WM)和母材区(BM),热影响区(HAZ)的自腐蚀电位最负、析氢电位最正,更容易发生腐蚀和析氢行为。热影响区的氢扩散系数最大,具有较强的吸氢倾向。动态电化学充氢对高强钢焊接件的影响主要体现在对塑性的损减方面;随着极化电位的负移,高强钢焊接件的强度没有明显变化,但断面收缩率、断后延伸率均减小,断裂方式逐渐由韧性断裂变为解理断裂;当极化电位约为-930mV(vs SCE)时,高强钢焊接件的氢脆系数达25%;在不同充氢极化电位下,焊接件试样的断裂位置多在热影响区。     

20Cr钢与B级钢焊接接头的组织和性能

采用低温冲击试验、拉伸试验、硬度试验以及金相分析等方法对ER50-6焊丝气体保护焊焊接20Cr钢与B级钢焊接接头的显微组织和性能进行了研究.结果表明,用ERS0-6焊丝气体保护焊焊接20Cr钢和B级钢可获得性能良好的焊接接头,其接头的强度不低于B级钢.焊缝组织为网状分布的先共析铁素体及少量无碳贝氏体;20Cr钢侧近缝区有无碳贝氏体及少量板条马氏体;在B级钢侧热影响区的块状铁素体基体上有少量粒状贝氏体.     

TRIP 钢无缝管的开发及其成形性分析

本文首次将趋于成熟的相变诱发塑性钢(TRIP钢)生产技术应用到钢管的生产领域,以冷拔钢管为原料,分别利用两阶段热处理和连续热处理两种方式成功开发出具有铁素体、贝氏体、残余奥氏体和少量马氏体组织的薄壁TRIP钢无缝管,并利用环形拉伸以及冷弯等试验手段对其成形性能进行了试验研究。研究结果表明,TRIP钢无缝管具有较好的冷成形性能,可以在内高压成形等领域推广应用。另外,课题组开发的连续热处理设备完全可以用来生产TRIP钢管,为未来工业生产提供了重要参考。     

多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光谱法和电化学氢渗透法,根据高强钢的塑性损失、最大断裂应力、断裂时间、应力强度因子、氢的俘获能和扩散速率等参数直接进行氢脆敏感性的评价。但宏观尺度的实验无法深入地研究高强钢发生氢脆的机理,通过介观、微观尺度的实验和表征手段,如压痕法、纳米压痕法、微悬臂梁弯曲实验、原子探针技术、氢微印技术、扫描开尔文探针显微镜等,从局部测试高强钢性能变化和准确检测氢被俘获的位置,能够在解释氢脆机理和认识氢与高强钢中缺陷之间相互作用的问题上提供更加准确的依据。本文介绍、对比了上述这些实验方法并调研了多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展,总结了高强钢氢脆研究现状和主流的测试评价方法,为深入探索高强钢氢脆提供了思路。     

形变时效对E36海洋平台用钢性能的影响

本文试验研究了3—12％预变形的形变时效对E36钢的强度、塑性、低温冲击韧性及NDT的影响,结果表明形变时效后-40℃的冲击功能满足ZC规范要求,但在变形量为10％时出现极小值;FATT从-62℃升高到-33℃,NDT从-65℃升高到-35℃,说明形变时效后还具有较好的韧性和一定的止裂能力。为了防止偶然的塑性过载对平台结构的可能危害,建议冷加工时不得产生大于相当于轴向拉伸时的5％的冷变形。文中还对该钢时效敏感性产生的原因作了初步分析。     

3Cr2Mo塑料模具钢连续冷却相变行为

为了调节塑料模具钢3Cr2Mo的组织,以实现在线预硬化,使用Gleeble1500热模拟试验机、光学显微镜以及透射电子显微镜等研究3Cr2Mo钢变形及未变形奥氏体的连续冷却相变行为及相变组织.实验结果表明,3Cr2Mo钢奥氏体稳定性较高,在所研究的实验条件下,连续冷却过程中没有出现先共析铁素体和珠光体,而是发生贝氏体和马氏体相变.热变形使奥氏体发生了机械稳定化,贝氏体相变推迟到较低温度下才完成.随着冷却速度的降低,贝氏体的形态由常规板条状变成粒状,最终可获得粒状贝氏体组织.     

预应变对Nb微合金化09MnNiDR低温钢高温塑性的影响

利用光学和电子显微镜观察断口组织,并测定断面收缩率来研究预拉伸应变对Nb微合金化低温钢09MnNiDR高温塑性的影响。当试样进行5%变形量预拉伸,800℃时断口组织主要为铁素体,晶界处有网状先共析晶界铁素体,断面收缩率为63%;900℃时断口组织主要为贝氏体和针状铁素体以及大量碳氮化物,断面收缩率降至35%;1000℃时断口组织主要为板条马氏体,断面收缩率升至95%。与未进行预应变试样相比,在800～920℃的温度区间,断面收缩率显著降低,预应变明显恶化了Nb微合金化09MnNiDR钢的高温塑性,这主要与预应变促进了尺寸为十几纳米至几十纳米Nb碳氮化物的沿晶界析出有关。     

45钢电镀锌-镍合金过程中的渗氢行为及其氢脆敏感性

目前,有关锌-镍合金电镀过程中氢脆问题的研究较少。采用双电解池测氢法研究了45钢在不同温度、电流密度、pH值下电镀锌-镍合金过程中的渗氢变化规律。通过慢应变速率拉伸试验法评价镀层氢脆性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察断口的微观形貌。结果表明:镀液温度对渗氢电流的影响最大,镀液温度越高,镀样断裂时间越短,氢脆敏感性越强;镀样的断裂时间小于空白样,说明镀样有不同程度的氢脆敏感性;镀样的断口呈解理断裂特征,空白样呈韧性断裂特征;用渗氢电流曲线可间接评价镀样的氢脆敏感性。