热变形对316LN奥氏体不锈钢微观组织和力学性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机、光学显微镜、显微硬度计和纳米力学探针仪研究了温度、变形量和变形道次对316LN不锈钢组织和性能的影响。结果表明,试样3个变形区域的组织和显微硬度差距很大,难变形区变化最小,心部区域变化最大。统计分析不同试样的心部区域可知,大的变形量能得到细的晶粒和较高的显微硬度;高的变形温度能使材料充分再结晶;多道次变形后,试样的晶粒均匀性和圆整性得到改善;变形量为0.6时,1000℃下大变形后材料的纳米硬度和弹性模量高于原始材料,1200℃下则相反。     

热老化对316LN力学性能和晶间腐蚀敏感性的影响

将热锻固溶态316LN不锈钢试样在400℃空气中热老化处理400～10000 h,使用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)等手段分析了固溶态及热老化试样的显微组织,用小冲杆、纳米压痕和维氏硬度测试研究了热老化对这种材料力学性能的影响;用草酸电解侵蚀方法进行晶间腐蚀试验,用EBSD和原子力显微镜(AFM)定量分析了热老化对各类型晶界晶间腐蚀敏感性的影响。结果表明,在400℃热老化10000 h后316LN不锈钢的微米级显微组织、晶粒尺寸、晶界形貌和晶界特征分布都没有明显的变化。但是,热老化使晶粒的晶格常数变小,其原因是固溶在晶粒内的间隙原子和位错等向晶界处扩散迁移,使材料的强度和硬度提高而塑性和抗晶间腐蚀性能降低。各类型晶界的晶间腐蚀敏感性都随着热老化时间的延长而提高,但是CSL晶界的晶间腐蚀敏感性低于随机晶界。     

316LN不锈钢焊接接头的晶间腐蚀

研究了热输入量不同的316LN不锈钢焊接接头在沸腾硝酸溶液中的晶间腐蚀特性,结果表明:焊接热输入量越大,焊接接头的抗晶间腐蚀性能越差;焊接接头焊缝区抗晶间腐蚀能力高于热影响区和母材区;晶间腐蚀过程可分为氧化、钝化、氧化膜裂纹萌生、氧化膜裂纹扩展和高速晶间腐蚀等阶段;在不同阶段声发射信号中氧化信号在20 k Hz的频率位置有能量峰,钝化信号在40 k Hz频率处有明显能量峰的突发型信号,氧化膜裂纹萌生信号在80-100 k Hz的频率段内有明显能量峰的突发型信号,氧化膜裂纹扩展信号具有60 k Hz倍频关系,高速晶间腐蚀信号是一种持续时间稍长的突发型信号,在50 k Hz处有明显的能量峰。     

Fe-Cr-Ni系不锈钢在热老化和退火过程中铁素体调幅分解的相场法研究

用基于Cahn-Hilliard方程的相场法研究了Fe-Cr-Ni系不锈钢中的铁素体在热老化和后续退火过程中调幅分解的演化过程，结果表明：在热老化过程中调幅分解生成相连的网络状α'相，调幅分解引起的Cr成分波动的波长和振幅都随着热老化时间的延长而增大；在随后的退火过程中α'相逐渐溶解而Cr成分波动的振幅迅速减小，但是波长继续增大。还讨论了热老化时的调幅分解对铁素体纳米压痕硬度的影响以及退火温度对调幅分解回复(α'相溶解)所需时间的影响，结果表明：铁素体的纳米压痕硬度主要与调幅分解的振幅有关，且随着振幅的增大而提高。同时，提高退火温度能显著缩短调幅分解回复所需的时间，退火回复时间与退火温度之间有Arrhenius形式的关系。     

离子辐照对316L不锈钢焊缝晶体结构与力学性能的影响

目的 研究不同剂量离子辐照对不锈钢焊缝金属微观组织结构及力学性能的影响机理和影响规律.方法 通过添加3种剂量的氦离子和氘离子对316L不锈钢TIG焊焊缝金属进行辐照,分别使用XRD、纳米压痕与SEM来分析研究离子辐照对316L不锈钢焊缝金属的晶体结构、力学性能以及表面微观形貌的影响.结果 离子辐照后,焊缝金属XRD衍射...     

激光冲击1Cr17铁素体不锈钢的组织与性能

针对1Cr17铁素体不锈钢冲击制品硬度随冲击载荷变化增加的情况,进行了一定的实验研究,分析了1Cr17铁素体不锈钢在激光冲击下的组织变化机理,结果表明,随着激光功率增加,1Cr17的加工硬化效应相应提高,得到的硬度越高;在激光冲击后,铁索体的组织主要以调幅分解为主,激光功率增加,调幅分解加剧,形成的格子布形态粗化,并最终在激光功率42J的冲击过程中导致相变产生,生成类马氏体组织。     

焊接热输入对X80焊管焊缝组织与性能的影响

针对双面螺旋埋弧焊管所具有的先内焊后外焊的焊接顺序特点,以实际焊缝为研究对象,采用焊接热循环理论,利用焊接热模拟技术、现代材料力学性能检测技术和显微分析方法,对X80管线钢内焊缝在不同热输入下的韧性分布规律以及组织特征进行了研究.结果表明:当焊接线能量为17～35kJ/cm时,X80管线钢焊缝粗晶热影响区(WCGHAZ)可获得较好的韧性水平,其中线能量为20kJ/cm时,WCGHAZ可获得最佳韧性水平.当焊接线能量小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,X80管线钢WCGHAZ的韧性水平都有所下降.因此可将17～35kJ/cm的线能量作为X80管线钢外焊缝的推荐焊接工艺规范.     

热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料性能的影响

采用三点弯曲测试方法,研究热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料弯曲性能的影响,分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的弯曲性能、断口形貌、动态力学性能和红外谱图。结果表明:随着老化时间的增加,老化温度为100℃时的质量损失率逐渐趋于平稳,180℃时的质量损失率逐渐增加。老化温度为100℃时,只是物理老化,没有新物质的生成;而老化温度为180℃时,发生了化学老化,产生了热老化效应和氧化反应,引起了基体性能和界面性能的退化。热氧老化对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。     

微波胶粉改性沥青的热老化性能

设计不同时间及温度条件对微波胶粉改性沥青进行老化试验,通过沥青三大指标及动态剪切流变试验,分析了微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下性能的变化,并建立热老化动力学方程以揭示微波胶粉改性沥青在老化作用下的性能变化规律。研究结果表明:微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下,其内部轻质组分大量逸出,同时部分转变为沥青质等重质组分,沥青变得脆硬,高温抗变形能力提高,而温度和时间的提高均会促进沥青老化程度的加深;微波胶粉改性沥青老化过程中仍存在强烈的胶粉溶胀与降解反应,两种作用共同促进了微波胶粉改性沥青180℃特殊的流变性;采用软化点作为老化参数建立的老化动力学方程能够准确模拟微波胶粉改性沥青的老化进程。     

轧制工艺对316L不锈钢组织和耐蚀性能的影响

为探索改善不锈钢耐腐蚀性能的途径,对316L不锈钢施加相同变形量的同步轧制和异步轧制,利用X射线衍射、透射电镜观察、电化学测量和扫描电镜表面观察研究了轧制工艺对钢的显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明,经过异步轧制后显微组织中出现大量孪晶界,优化了晶界结构,在酸性介质中的晶间腐蚀敏感性明显减轻;而经过同步轧制后,样品呈现出高位错密度的显微组织,在酸性介质中的耐腐蚀性能降低.异步轧制后耐蚀性能得到改善是由于大量孪晶界的形成优化了晶界结构.     

316LN钢的高温本构模型与热加工图

目的 研究316LN钢的高温变形行为,确定最佳加工区间并优化工艺参数。方法 利用Gleeble热模拟实验机在变形温度为1 000～1 150℃、应变速率为0.001～10 s^-1条件下对316LN钢进行热压缩实验。根据实验数据分别绘制不同变形温度和不同应变速率下的流变应力曲线。在传统Arrhenius双曲正弦关系的基础上,考虑应变量的影响,通过五次多项式拟合建立316LN钢的改进型本构模型,基于动态材料模型及Prasad塑性失稳判据计算得到材料的能量耗散图和流变失稳图,将二者叠加得到316LN钢的热加工图。结果 流变应力曲线呈现典型的动态再结晶特征,且随着应变速率的增大和变形温度的升高,316LN钢的压缩应力逐渐减小,耦合应变量的本构模型预测值与实验值的相关系数达0.9888,吻合度较高。通过建立热加工图并对比金相组织发现,316LN钢在“安全区”能量耗散效率较大的区域更容易发生动态再结晶行为。结论 高变形温度、低应变速率条件更有利于软化机制的发生,改进型本构模型精度较高,可对316LN钢热变形过程中的流变应力进行准确预测。通过构建热加工图确定了316LN钢的最佳...     

Evaluation of variation of tensile strength across 316LN stainless steel weld joint using automated ball indentation technique

Tensile strength variation across 316LN stainless steel fusion welded joint comprising of base metal, deposited weld metal and heat affected zone (HAZ) has been evaluated by Automated Ball Indentation (ABI) technique. Automated Ball Indentation tests were conducted on the various zones of the steel weld joint at 300, 523 and 923?K. The flow curves obtained from ABI results were consistent with corresponding conventional uniaxial tensile test results. The HAZ exhibited higher tensile strength than the other regions of the steel weld joint at all investigated temperatures. The ratio of ultimate tensile strength to yield stress (YS), which represents the work hardening behaviour, increased with an increase in temperature for the base metal and HAZ; whereas it remained nearly the same for the weld metal.     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能。方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度1 mm的316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析。结果 当激光功率为403 W、输出电流为150 A、焊接速度为150 mm/min、离焦量为−5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷。焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为156HV,表现出更高的硬度特性。焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征。结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高。     

Mechanical Properties and Defective Effects of 316LN Stainless Steel by First-Principles Simulations

In current International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) design, the 316LN austenitic stainless steel (316LN SS) is used for first-wall/blanket structures. Thus, it is necessary to study the fundamental mechanical properties and irradiation effect of 316LN SS. A random solid solution model of Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Si alloy is used for describing 316LN SS. Using first-principles approaches, the elastic constants and ideal strength of the alloy were calculated. Such alloy exhibits good ductile behavior according to the theoretical values of Cauchy pressure and ratio of bulk modulus and shear modulus. Within the 256-atom supercell, inclusion of single vacancy defect further enhances the ductility of the alloy, and the existence of interstitial (Fe, H, He) atoms enhances the Young s modulus.     

Manifestations of dynamic strain aging under low and high cycle fatigue in a type 316LN stainless steel

Influence of Dynamic strain aging (DSA) under low cycle fatigue (LCF) and high cycle fatigue (HCF) loading was investigated by conducting LCF and HCF tests on specimens over a wide range of temperature from 573 to 973 K. DSA was found to be highly pronounced in the temperature range of 823–873 K. DSA was seen to have contrasting implications under LCF and HCF deformation. The cyclic hardening owing to DSA caused an increase in the cyclic stress response under LCF, leading to decrease in cyclic life. On the other hand, the DSA-induced strengthening suppressed the crack initiation phase under HCF where the applied stress remains fixed, leading to an increase in the cyclic life.     

Study on creep deformation mechanism of 316LN stainless steel from impression creep tests

Abstract

Impression creep tests were carried out on 316LN stainless steel (SS) at various temperatures in the range 898–973 K. The stress dependence of the steady state impression velocity followed the power-law with stress exponent n?=?6. The temperature dependence of the steady state impression velocity obeyed Arrhenius type rate equation. The apparent activation energy for creep deformation (Q_c) was estimated to be 500 kJ mol^?1. Based on the n and Q_c values, it is concluded that the rate controlling mechanism is dislocation creep.     

Effect of post weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of ITER-grade 316LN austenitic stainless steel weldments

The effect of postweld heat treatment (PWHT) on the microstructure and mechanical properties of ITER-grade 316LN austenitic stainless steel joints with ER316LMn filler material was investigated. PWHT aging was performed for 1 h at four different temperatures of 600 °C, 760 °C, 870 °C and 920 °C, respectively. The microstructure revealed the sigma phase precipitation occurred in the weld metals heat-treated at the temperature of 870 °C and 920 °C. The PWHT temperatures have the less effect on the tensile strength, and the maximum tensile strength of the joints is about 630 MPa, reaching the 95% of the base metal, whereas the elongation is enhanced with the rise of PWHT temperatures. Meanwhile, the sigma phase precipitation in the weld metals reduces the impact toughness.     

316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能

在316L不锈钢上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法沉积了氧化铝涂层。使用XRD、SEM分析氧化铝涂层的物相和微观形貌, 采用气相氢渗透装置对涂层氢渗透行为进行表征。结果表明, 973 K退火处理后涂层为非晶氧化铝, 涂层均匀、完整, 厚度为190 nm。氧化铝涂层的氢渗透压力指数为0.56~0.78, 说明氢渗透过程机制为表面过程和体扩散过程共同控制。氧化铝涂层的表观氢渗透率为P = 1.99×10^-6 exp(-117×10³/RT) mol/(m·s·Pa^1/2)。氧化铝涂层的氢渗透激活能为117 kJ/mol, 远高于316L不锈钢的66.6 kJ/mol, 涂层对氢的渗透具有明显的阻挡作用。此外, 在873~973 K氧化铝涂层对316L不锈钢的氢渗透阻挡因子(PRF)为59~119, 涂层氢渗透阻挡性能优异。     

一级应变硬化F316奥氏体不锈钢的高温蠕变性能

研究了在200 MPa应力下一级应变硬化F316奥氏体不锈钢在650℃、680℃和700℃的蠕变性能和蠕变断裂行为。结果表明： 在200 MPa 恒定应力下蠕变温度越高其蠕变寿命越短,稳态蠕变速率越大,由应力加载引起的瞬时应变越大。蠕变断裂方式主要为韧性断裂。蠕变孔洞主要分布在三叉晶界等脆弱部位,距离断口越远试样中孔洞的平均尺寸和孔洞面积百分比越小。在与断口距离相同的位置上,随着蠕变温度的提高蠕变孔洞的平均尺寸和面积百分比均明显增大。与未预应变的F316不锈钢相比,具有高密度孪晶的一级应变硬化F316不锈钢具有更大的蠕变抗力。分别基于Larson-Miller 参数法和θ参数法外推计算了350℃/200 MPa下的蠕变寿命,θ参数法的拟合曲线与实际蠕变曲线吻合得较好。根据Larson-Miller参数法和θ参数法,探讨了350℃/200 MPa下一级应变硬化F316奥氏体不锈钢长期服役蠕变可靠性。