原位观察电子束辐照条件下SUS316L钢中辐照肿胀行为

辐照诱导的过饱和空位聚集形成空洞,进而引起的奥氏体不锈钢辐照肿胀现象会造成核反应堆内结构材料失效,危害反应堆安全.利用超高压电子显微镜,在300~500 ℃区间内,对SUS316L奥氏体不锈钢进行电子束辐照,原位观察辐照过程中空洞演变;辐照结束后,在透射电镜下观察空洞分布,并对空洞尺寸进行测量统计;对比研究不同温度下空洞演变的差异.结果表明:不同温度时电子辐照30 min后,可观察到点缺陷簇、位错环和空洞.其中450 ℃和500 ℃时,空洞尺寸最大,分别约为13.3 nm和14.5 nm.这是因为辐照温度升高会提高空位扩散能力,最终增大空洞尺寸.研究结果可为预测不同工作温度下奥氏体不锈钢中辐照肿胀提供实验依据.      

辐照温度对SUS316L不锈钢中二次缺陷及肿胀的影响

利用超高压电子显微镜分别在350、400、450以及500 ℃下对SUS316L奥氏体不锈钢进行剂量为3.6 dpa的电子束辐照,通过观察和分析辐照后样品中的空洞和位错环数量密度以及肿胀率,讨论了不同温度下电子束辐照对材料肿胀率的影响。结果表明,不同温度下,样品中都产生二次缺陷,如位错环和空洞;空洞引起辐照肿胀;在350～450 ℃范围内,肿胀率随着温度升高而增加,并在450 ℃达到最高;450 ℃后,肿胀率降低。不同温度下,两种二次缺陷对于点缺陷的尾闾强度不同,肿胀率与位错环、空洞在显微组织中所占比例有关。试验研究辐照肿胀率与二次缺陷间的关系,为进一步理解辐照肿胀机理、寻求抑制辐照肿胀的方法提供依据。     

时效处理和氮含量对316L超低碳奥氏体不锈钢冲击韧性的影响

316L超低碳不锈钢(/%:0.010～0.013C、17.50～17.67Cr、10.10～10.60Ni、1.89～2.02Mo、0.020～0.201N)由200 kg真空感应炉冶炼,并经550 mm轧机热轧成15 mm钢板。研究了1 050℃40 min水冷,750℃25～100 h空冷后316L钢的组织和冲击韧性。结果表明,随时效时间增加,316L钢的冲击功下降;同样时效时间,0.201%N的高氮316L钢的冲击功低于0.020%N较低氮316L钢,750℃100 h时效后两者的冲击功分别为40 J和150 J。低氮316L钢主要析出物为碳化物,在晶界和晶内呈细小弥散分布,尺寸为3～5μm;高氮316L钢析出物为100～200μm氮碳化物和σ-相,沿晶界分布。     

SO2-4对含Cl-溶液中316 L奥氏体不锈钢钝化行为及点蚀行为的影响

利用动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化以及恒电流极化等电化学测试手段,并结合扫描电镜进行点蚀形态观察,探究了含Cl-溶液中SO₄2-浓度对316L奥氏体不锈钢的钝化行为及点蚀行为的影响.结果表明,含Cl-溶液中SO₄2-的加入能够使316L不锈钢钝化区变宽,使点蚀电位变正,维钝电流密度降低,进而提高316L的耐点蚀能力.但是在点蚀发生后,随着SO₄2-浓度的升高,点蚀内部和边缘形态表现出更为复杂的趋势,蚀坑的周长面积比明显增大.      

选区激光熔化工艺参数对气雾化 316L不锈钢粉末成形制品性能的影响

本研究系统考察了激光功率和扫描速度对316L不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温/冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功率为350 W,扫描速度为1750 mm/s时,SLM成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为731 MPa、屈服强度为638 MPa、断后伸长率为40.0%,致密度为96.27%。     

固溶处理对选区激光融化316L不锈钢晶间腐蚀性能行为的影响机制

选区激光融化316L不锈钢(SLM-316L不锈钢)常采用固溶处理进行组织优化、消减残余应力,以获得优异综合性能.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀行为与其组织结构有较高的依赖性,因此固溶处理会提高SLM-316L不锈钢的晶间腐蚀性能.然而,固溶处理对SLM-316L不锈钢晶间腐蚀行为的影响规律和机制目前尚不清晰.基于此,本文首先对SLM-316L不锈钢进行1150℃固溶处理,随后采用SEM、EBSD、TEM等分析其组织结构特征和纳米氧化物颗粒形貌,最后采用双环电化学再活化和过硫酸铵电解试验研究其晶间腐蚀行为.主要结论如下：固溶处理后SLM-316L不锈钢发生再结晶,形成规则形状等轴晶粒及退火孪晶;纳米氧化物颗粒粗化,晶界处最大尺寸能够达到微米级,同时氧化物颗粒的类型也从菱矿石结构的MnSiO₃转变为尖晶石结构CrMn₂O₄;固溶处理导致SLM-316L不锈钢晶间腐蚀性能下降,伴随着敏化时间的延长,晶间腐蚀类型从台阶状转变为沟状.     

铜包覆石墨烯增强316L奥氏体不锈钢力学性能研究

采用分子水平混合和低速球磨的方法制备铜包裹石墨烯/316 L不锈钢复合粉体,通过放电等离子烧结制备石墨烯增强316 L奥氏体不锈钢复合材料,研究铜及石墨烯对复合材料密度、硬度和拉伸性能的影响,并对拉伸断口形貌进行了分析.结果表明:通过分子混合和球磨混合可制备铜包裹石墨烯与不锈钢均匀混合的复合粉体.烧结过程石墨烯结构保持完整.铜包裹石墨烯增强体可明显改善烧结不锈钢复合材料的密度、硬度、抗拉强度和屈服强度,使其分别提高3.6%、17.4%、35.8%和34.5%.     

奥氏体不锈钢309L的组织及力学性能分析

309L是一种奥氏体不锈钢,通过在实验室冶炼、轧制309L不锈钢,并在光学显微镜下观察其在铸态、轧制态以及固溶态下组织特点,发现309L在三种状态下的组织均为奥氏体相和残留的高温δ铁素体相,且这种凝固过程形成的δ铁素体难以通过热处理消除。还通过热模拟试验测定了309L的高温热塑性和变形抗力,并且测试了309L不同冷变形量下的力学性能,为工业生产提供了相关试验依据。     

5%Si高硅奥氏体不锈钢元素偏析及均匀化处理

 高硅奥氏体不锈钢由于高含量硅元素的加入使其具有优异的耐高温腐蚀性能和较低的成本,在制酸行业有着潜在的应用价值。然而,该合金中高含量硅元素的加入会促进凝固过程中溶质再分配,进而造成显著的元素偏析,最终导致合金内部产生枝晶组织和大量的有害相。对铸锭组织进行均匀化处理能够有效消除枝晶与元素偏析,促进析出相回溶和枝晶消融,从而改善材料的热塑性,有效应对热变形开裂问题。因此,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,研究了实验室条件下制备的5%Si高硅奥氏体不锈钢铸锭的显微组织和元素分布状态,通过残余偏析指数、扩散动力学计算并结合均匀化处理试验验证,最终确定了5%Si高硅奥氏体不锈钢合理的均匀化处理工艺。结果表明,5%Si高硅奥氏体不锈钢凝固过程中钼元素偏析最为严重,通过残余偏析指数模型计算得到的均匀化动力学方程可用来指导该成分合金的均匀化处理工艺;5%Si高硅奥氏体不锈钢经过1 150 ℃×12 h均匀化处理后,铸锭内枝晶消融,元素偏析基本消除,析出相与铁素体回溶到基体中,合金转变为全奥氏体组织,热塑性得到改善;当加热温度达到1 250 ℃时,合金出现过烧现象,晶界开始熔化。     

合金元素对316LN不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小.N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响.Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.     

Analysis of the microstructure and mechanical properties of 309L austenitic stainless steel

309L is a kind of austenitic stainless steel.This paper discusses 309L,which was smelted and rolled in a lab.Its microstructural characteristics in states of as-cast,hot-rolling,cold-rolling and solid solution were investigated respectively by optical microscope (OM).It is found that 309L is composed of austenite and residual δ-ferrite under these conditions,and the δ-ferrite cannot be eliminated easily by heat-treatment.Its hot plasticity and deformation resistance were investigated in a series of heat simulation tests.Its mechanical properties under different cold reductions were studied.All these provide valuable experimental data for the industrial production.     

316L不锈钢冷变形加工硬化机制及组织特征

通过对316L不锈钢的不同变形量的压缩试验,对其冷变形特性进行了研究.利用修正的Ludwik模型对流变应力数据进行非线性拟合,获得了316L不锈钢的真应力应变模型和加工硬化模型.试验结果表明:修正的Luiwik模型能较好的反映316L不锈钢真应力与应变关系;根据流变应力的变化规律,316L不锈钢冷变形流变应力可分为三个阶段,分别为真应变小于0.02的强加工硬化阶段,真应变在0.02与0.29之间的稳加工硬化阶段,以及真应变大于0.29的弱加工硬化阶段.电子显微技术研究表明316L不锈钢三个不同的变形阶段,其加工硬化机制、微观组织特征有所不同.     

Precipitation of carbide and its effects on the properties of nickel-saving austenitic stainless steel

In this work,the effects of temperature and cooling rate on the precipitation of carbides in nickel-saving metastable austenitic stainless steel were studied.The test results show that the temperature range of carbide precipitation in the test steel was 500-950℃,and 750℃was the most sensitive temperature.However,when completely solution treated samples were cooled from high to room temperature at a cooling rate of more than 50 K/s,no carbides precipitated.The carbide precipitates increased the yield strength but decreased the corrosion resistance of the steel,with little impact on toughness.     

核电用316奥氏体不锈钢钢丝扭转性能分析

针对核电用奥氏体不锈钢钢丝研制过程中存在的单向扭转性能不均匀及异常断裂问题,利用光学显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)等手段,对该钢丝的金相组织、单向扭转断口及断口附近表面形貌进行了分析。研究发现,产生单向扭转性能不均匀与异常断裂的主要原因是钢丝表面质量较差及钢丝用钢棒焊接连接处局部过烧。通过将拉拔模具由钨钢模更换为聚晶模、润滑剂由润滑粉更换为水性油等措施,改善了钢丝表面质量;通过适当降低焊接接头处焊接时的热输入,消除了单向扭转时异常断裂的问题。改进后钢丝单向扭转圈数趋于均匀且最大扭转圈数可达169 圈,远高于技术要求值。     

Comparison of microstructure and properties between joints of FSW and TIG 316L austenitic stainless steel

FSW and TIG were conducted on 316L stainless steel.Variation during microstructure and properties in joints obtained by different welding methods was studied.The results show that the effect of severe mechanical stirring and intense plastic deformation creat a fine recrystallized grain in the welding joint during FSW.As for TIG,the temperature of welding joint exceeds the melting point of welded material itself.The entire welding process belongs to the solidification of a small molten pool;and the microstructure of the joint takes on a typical casting structure.When the welding parameters were selected appropriately,the average ultimate tensile strength of FSW joints can reach 493 MPa,which is 83.6%of base metal;the average elongation is 52.1%of base metal.The average ultimate tensile strength of TIG joints is 475 MPa, which is 80.5%of base metal;the average elongation is 40.8%of base metal.The tensile test of FSW joints is superior to the TIG joints.The microhardness of FSW joint compared to base metal and TIG joint having a significant improvement,which arel95.5 HV,159.7 HV and 160.7 HV,respectively;grain refinement strengthening plays an important role in enhancing the microhardness.The electrochemical corrosion tests show that the joint of FSW 316L austenitic stainless steel has a good corrosion resistance.