低镍奥氏体不锈钢焊管开裂原因分析

通过对开裂样品进行化学成分、力学性能、金相组织、断口扫描电镜能谱分析及X射线衍射分析,探讨了用低镍奥氏体不锈钢制作焊管产生裂纹的原因。结果表明,焊管开裂的原因是材料未经固溶处理、晶界存在大量碳化物以及形变诱发产生大量马氏体所致。通过控制终轧温度(890℃),轧后快冷到700℃以下,可避免碳化物的大量析出,最好再进行热退火酸洗固溶处理。     

M23C6析出相对节镍型奥氏体不锈钢冷轧表面裂纹的影响

为找出生产的节镍型奥氏体不锈钢冷卷表面裂纹形成原因,通过光学显微镜、扫描电镜对表面裂纹进行检测分析并结合热处理试验及热力学软件JMatPro进行分析计算研究。检测分析发现裂纹处晶界存在大量的析出相,据此推测析出相是导致钢材冷轧形成表面裂纹的主要原因。模拟连续退火工艺开展热处理试验,结果表明正常退火工艺无法完全消除热轧工序钢卷晶界处聚集的大量析出相。计算研究该成分体系下奥氏体不锈钢的平衡相图,结合能谱及透射电镜衍射斑点分析,结果表明M₂₃C₆碳化物的沉淀温度范围为500～925 ℃,钢卷从高温缓慢冷却下来会析出M₂₃C₆碳化物,析出鼻温区为850～900 ℃。以此结合实际工艺流程对减少钢卷中M₂₃C₆碳化物析出提出了可能的措施。     

新型节镍奥氏体不锈钢的成分设计及生产试制

 综合传统AISI300系奥氏体不锈钢和高氮奥氏体不锈钢的优缺点,开发一种新型节镍奥氏体不锈钢。为了研究其最优成分和工业试制工艺,通过Thermo-Calc热力学计算软件设计成分、热轧试生产试验钢和微观测试方法分析试验钢。结果表明,新型节镍奥氏体不锈钢最优的成分范围(质量分数)为N0.2%~0.3%、C小于0.1%、Cr 18%~20%、Mn 8%~10%、Ni 1%~2%,Fe余量。在1 240 ℃等温会析出大量的铁素体,以至于在1 150 ℃开轧时不能消除,出现裂纹,在改进热轧温度后,控制铁素体含量,得到无裂纹热轧卷。     

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。     

节镍奥氏体不锈钢表面质量改善研究

利用Thermo-Calc热力学软件对节镍奥氏体不锈钢凝固模式和相组织转变温度等进行了模拟计算分析,借助Gleeble-3800热模拟机测试了铸坯高温塑性,利用EPMA探针分析了钢卷表面裂纹脱皮缺陷的微观形貌和微区成分。试验结果表明:节镍奥氏体不锈钢存在类似于低碳钢的包晶反应,会导致铸坯纵裂纹及塑性降低。基于Thermo-Calc模拟计算,对节镍奥氏体不锈钢的化学成分进行了优化,成分优化后,铸坯纵裂纹发生率由8.92%降到2.64%,钢卷裂纹脱皮发生率由12.45%降到3.77%。     

49MnVS3非调质钢连铸方坯中心裂纹分析

采用金相、扫描电镜及能谱分析了连铸方坯中心位置的宏观和微观特征.发现偏析是导致中心裂纹产生的主要原因,裂纹发生在柱状晶末端和粗大等轴晶区,沿一次枝晶晶界展开;开裂方式为沿晶开裂,开裂时期处于液相.存在两种晶界偏析,一种为析出的MnS夹杂物,另一种为聚集的浓化钢液.中心位置析出物未达到非调质钢质量要求.      

铝镇静钢板坯表面裂纹产生原因的分析

铝镇静钢板坯表面裂纹的产生是由于从钢锭轧制板坯时．先共析铁素体和ＡＩＮ已经沿原奥氏体晶界析出，脆化了奥氏体晶界，造成沿晶断裂。同时，由于钢锭表面冷区和中心热区之间存在热应力，以及钢中的相变应力和枝晶间显微偏析，加速这种断裂。降低加Ａｌ量，或用Ｔｉ代替部分Ａｌ脱氧，可以消除这种缺陷，最后指出，连铸板坯在大于９５０℃条件下矫直，不产生表面横向裂纹。     

18Cr18Mn2MoN奥氏体不锈钢在900℃等温过程中的析出行为

用金相法、电镜观察等分析研究了固溶 时效处理过程中18Cr18Mn2MoN高氮奥氏体不锈钢氮(碳)化物及金属间相的析出行为.结果表明,在18Cr18Mn2MoN不锈钢中,随900℃等温时间的延长,Cr2N析出过程为:沿晶界以链条状析出→沿三晶界交汇处以胞状析出并伴随少量的晶内析出→逐渐向晶内生长并与晶内析出物相连呈层片状布满整个晶面;随着氮化物的析出伴随有σ、x和γ'相析出.探讨了各析出物的析出机理,通过析出物形貌的TEM观察和选区衍射分析(SAD)确定了几种析出物的晶体结构及其与基体的位向关系.     

Q345B中厚钢板表面裂纹原因分析

通过板坯表面酸洗、钢板表面抛丸、氮氧分析、扫描电镜能谱仪和金相显微镜等手段,对唐钢所生产Q345B中厚钢板的表面裂纹处进行观察、检测,研究了热装板坯在轧制过程中产生表面裂纹的原因和机理.同时还进行了板坯热装、温装、冷装对比试验.结果表明,含铝低合金钢板由于板坯热装温度处于第三低温脆性区域,冷却过程中奥氏体向铁素体的转变不完全,AIN在奥氏体晶界析出,削弱晶界能,体积膨胀加剧了晶界强度的减弱,在轧制时扩展形成表面裂纹.     

成分与冷却速率对高硅不锈钢凝固模式的影响

 高硅奥氏体不锈钢因其较高的Si元素含量所表现出的优异耐蚀性能而成为制酸行业普遍应用的一种特殊钢种。然而,高含量Si元素的加入会引发铸造缺陷和成分偏析加剧以及钢中析出相增多,热加工过程中易产生热裂纹等问题。高硅奥氏体不锈钢凝固过程中δ铁素体的含量、形态和分布与合金化学成分和热加工历史紧密相关,其室温组织取决于析出相的析出顺序和随后的固态相变,因此,奥氏体不锈钢的凝固模式势必会影响合金的热塑性。为此通过调整高硅奥氏体不锈钢中Si元素与Cr元素的含量,采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,探究了合金成分变化与冷却速率对高硅奥氏体不锈钢凝固模式的影响,并对经典铬镍当量算法进行了评估。结果表明,Schneider铬镍当量算法相较于Rajasekhar铬镍当量算法对大多数合金的凝固模式预测较为准确;随着合金中Si元素与Cr元素含量的提高,合金凝固模式由AF模式转变为FA模式,合金凝固过程中经历更多的“δ→γ”固态相变,其中质量分数为6.0%Si成分的合金对应的δ铁素体增幅减缓;随着质量分数为5.0%的Si铸锭冷却速率的提高,合金凝固模式由AF模式转变为A模式;Hammar and Svensson凝固路线判据可以准确预测高硅奥氏体不锈钢的初始析出相。研究为合理制定高硅奥氏体不锈钢的合金成分与成形工艺提供理论依据。     

电梯用含氮节镍奥氏体不锈钢QN1701的组织和性能

借助Thermo-Calc热力学相图计算软件,开发了用于电梯的含氮节镍奥氏体不锈钢QN1701(12Cr17Mn7Ni2Cu2N),以代替443(019Cr21CuTi)超纯铁素体不锈钢。通过OM、SEM和电化学工作站等方法研究了QN1701和443不锈钢的组织及性能。N原子起着间隙固溶和细晶强化的作用,使QN1701不锈钢的屈服强度提高至400 MPa以上,达到443不锈钢的1.32倍。QN1701不锈钢的点蚀电位为241 mV,低于443不锈钢的289 mV,但其点蚀速率为9.10 g/(m2·h),低于443不锈钢的14.58 g/(m2·h)。在电梯用研磨拉丝表面状态下,QN1701不锈钢在质量分数为10%NaCl中性盐雾和干湿循环盐雾等加速腐蚀试验中的耐蚀性能均优于443不锈钢。分析发现,443不锈钢添加一定量的Nb、Ti稳定化元素所生成的(Nb,Ti)(C,N)析出相经研磨拉丝处理后,暴露于表面或被拖拽后留下微坑,导致其耐蚀能力急剧下降。综上所述,相较443不锈钢,QN1701不锈钢具有强度更高、伸长率更大和在研磨拉丝表面状态下耐蚀性更好等特点,这对于电梯轻量化设计和长寿命具有重要价值。     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢理化性能的影响

高氮无镍奥氏体不锈钢在多个领域有着广泛的应用前景，然而氮质量分数对其物理性能和化学性能的影响规律尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%~1.20%的无镍奥氏体不锈钢，对不同氮质量分数钢的晶格常数、线膨胀系数、电阻率、耐汗液腐蚀性能、自腐蚀电位进行了检测和分析。结果表明，氮质量分数的增加使材料的晶格常数随着线性增大，获得了氮质量分数与晶格常数的定量关系。氮质量分数越高，材料的膨胀系数和电阻率越大。不同氮质量分数试验钢经720 h人工汗液腐蚀后，氮质量分数最低(0.02%)和最高(1.20%)时，试验钢严重腐蚀，而其他钢未被腐蚀。试验钢的自腐蚀电位首先随着氮质量分数的增加而升高，峰值出现在氮质量分数为1.05%时，氮质量分数为1.20%的钢其自腐蚀电位下降至低于氮质量分数为0.60%钢的水平。     

SWRM6盘条拉拔断裂原因分析

某线材厂SWRM6的热轧盘条在用户使用拉拔后发生了断裂。通过取样对该盘条进行了断口宏观形貌、金相微观组织、缺陷及电子探针能谱方面的分析,表明断裂盘条的试样边部均存在裂纹,裂纹处有夹渣,夹渣碳质量分数远远高于基体碳质量分数。由于夹渣的存在,一方面因为其塑性较钢材低,在轧制和拉拔时易形成开裂,另一方面由于其富碳层使基体表面增碳,形成索氏体和网状碳化物等异常组织,加速了盘条拉拔时的断裂。     

Cracking Phenomenon Occurring in Bi-S–Based Free-Machining Steel Wire Rods During Hot Rolling

In this study, cracks or scabs formed during hot rolling of Bi-S–based free-machining steel wire rods were analyzed, and their formation mechanisms were clarified in relation with microstructure. Detailed microstructural analyses of large-diameter rods showed that the rod having low carbon content was cracked, whereas the rod having higher carbon content was not, because oxides formed during hot rolling were penetrated into the relatively soft surface, thereby leading to the surface cracking. While the crack-free, large-diameter rod containing high carbon content was subsequently rolled to make a small-diameter rod, a few scabs of 1 to 2 mm in size were formed on the surface as some protrusions were folded during hot rolling. Thus, in order to prevent the cracking or scab formation in wire rods, (1) the increase in hot-rolling temperature for homogeneous rolling of rods, (2) the minimization of temperature drop of rolled rods upon descaling treatment, and (3) the increase of rolling passes and the decrease of reduction ratio of each pass were suggested. Using these methods, crack- or scab-free wire rods could be successfully fabricated.     

Effect of Residual Stress and Strain-Induced α′-Martensite on Delayed Cracking of Metastable Austenitic Stainless Steels

The role of residual stresses and strain-induced α′-martensite in delayed cracking of metastable austenitic stainless steels was studied by means of Swift cup tests, measurement of residual stresses by X-ray diffraction and ring slitting, and α′-martensite content determination. Low-Ni, high-Mn austenitic stainless steels, e.g., AISI 201, were compared with Fe-Cr-Ni austenitic stainless steels. The presence of α′-martensite seemed to be a necessary prerequisite for delayed cracking to occur in austenitic stainless steels with typical internal hydrogen concentrations (<5 ppm). Stable low-Ni austenitic stainless steel was not prone to delayed cracking. The low-Ni metastable grades showed more severe cracking at lower degree of deformation and lower volume fraction of α′-martensite than that of the metastable 300-series grades. The limiting α′-martensite content, below which delayed cracking did not occur, decreased along with the nickel content of the material. The strain-induced martensitic transformation substantially increased the magnitude of residual stresses in deep-drawn cups. One explanation for high sensitivity of the low-Ni grades to delayed cracking after deep drawing is their higher residual stresses compared to that of the Fe-Cr-Ni grades. Alloying elements of the stainless steels, nickel, and carbon in particular, influence the sensitivity to delayed cracking through their effect on the properties of the α′-martensite.     

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。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺

为了研究Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺,采用加压感应炉+保护气氛电渣重熔工艺进行Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺试验,冶炼过程中采用氮化合金与加压氮气渗入相结合的方法增氮。结果表明,随着氮气分压的增加,钢中氮质量分数随之增大;当冶炼过程中氮气分压提高0.03 MPa时,能够成功抑制皮下气泡的生产;试验钢经保护气氛电渣重熔后,钢中夹杂物会普遍降低,主要为细小的方形TiN夹杂。     

马氏体钢40Crl0Si2Mo线材表面裂纹原因分析和工艺改进

40Cr10Si2Mo钢Φ6.5mm线材产品经过调质处理和矫直研磨后,发现磨光棒表面存在表面裂纹。通过进行40Cr10Si2Mo钢淬火回火模拟试验,得出造成40Cr10Si2Mo钢线材表面出现裂纹的原因为线材热轧后冷却时间短,冷却速度快,热轧线材表面存在较大的残余应力,从而形成表面裂纹。通过对40Cr10Si2Mo钢的生产工艺进行了优化改进,包括延长斯太尔摩辊道缓冷时间,终轧温度和吐丝温度由原来的900～950℃和850～900℃均调整为800～850℃,线材轧制后24 h内退火,从而避免了40Cr10Si2Mo钢线材表面裂纹的产生。