超纯铁素体不锈钢中TiN析出的动力学分析

采用动力学的方法研究超纯铁素体不锈钢凝固过程中Ti、N的偏析及冷却速率对TiN夹杂析出的影响。结果表明,超纯铁素体不锈钢凝固过程中,Ti的富集程度稍低于N;凝固末期残余液相中[Ti]和[N]的浓度分别提高至其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,析出的TiN颗粒尺寸增大;随着冷却速率的增大,析出的TiN颗粒尺寸减小,但析出时间几乎不受影响,冷却速率分别为10、20、30K/s时,TiN颗粒尺寸分别为7.1、4.8、3.9μm;其他条件相同时,随着钢中初始Ti含量或N含量的减少,凝固析出的TiN颗粒尺寸减小且析出时间推迟;相比Ti含量对TiN夹杂尺寸的影响,N含量的影响更为显著。     

超纯铁素体不锈钢中TiN夹杂析出的热力学分析

为了控制TiN夹杂对材料性能的不利影响,对TiN在超纯铁素体不锈钢冶炼和凝固过程中析出的热力学条件进行分析。结果表明,在Cr含量为16%～23%的条件下,超纯铁素体不锈钢的最佳钛含量为0.1%～0.3%;当w（Ti）=0.3%时,将w（N）控制在0.004 6%以下才能避免在液相区中生成TiN夹杂;超纯铁素体不锈钢凝固过程中钛的富集程度稍低于氮;凝固末期残余液相中[Ti]和[N]的浓度分别提高到其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,凝固前沿温度和凝固前沿钛氮平衡浓度积下降,凝固前沿钛氮实际浓度积升高;降低钢中氮含量能推迟TiN析出时间,使TiN夹杂在凝固末期形成,可减小TiN夹杂尺寸,减少其析出数量。     

超纯铁素体不锈钢热变形过程中的析出行为

利用热力模拟实验机及试验轧机研究了添加Ti,V的超纯中铬铁素体不锈钢热变形过程中的析出行为变化特点,并采用热动力学计算及透射电子显微镜观察来表征析出相特征.结果表明:热变形过程中形成的析出相主要为TiC,这与热动力学分析一致.这些析出相的特征与变形温度密切相关,随着变形温度的降低,析出相TiC尺寸更加细小且分布更加弥散.这主要是由于变形温度降低时扩散速率相对较低,不利于析出相长大,而晶体缺陷增加,形变诱导析出的有效形核位置增加.这一热变形过程中的析出行为变化规律在中试试验条件下得到了验证.     

Ti和Nb对18Cr-2Mo铁素体不锈钢韧脆转变温度的影响

通过真空冶炼、锻造、热轧和退火试验制备出18Cr-2Mo铁素体不锈钢,结合其冲击试验和透射电子显微镜、扫描电子显微镜及电子背散射衍射等分析结果探讨了Ti和Nb微合金化对其韧脆转变温度的影响.结果表明：在C和N含量较低的条件下,添加微量元素Ti和Nb可以显著降低18Cr 2Mo铁素体不锈钢的韧脆转变温度（降低约40 °C）,并改变热轧后的织构类型而形成(001)和(111)复合织构;通过合适的退火工艺处理,可进一步提高其冲击韧性;在热轧过程中,产生细小弥散的Ti（N, C）和Nb（C, N）相是复合织构形成的主要原因.     

铁素体不锈钢高温氧化层生长及热轧粘辊研究

通过高温氧化实验研究了超纯21%Cr铁素体不锈钢高温氧化层的生长情况,并采用开发的模拟铁素体不锈钢热轧粘辊实验方法研究了表面氧化对超纯21%Cr铁素体不锈钢热轧粘辊的影响,探讨了铁素体不锈钢的热轧粘辊机理.实验发现:超纯21%Cr铁素体不锈钢的炉生氧化铁皮较厚,而热轧过程中二次氧化铁皮生长较缓慢;锤头在循环轧制过程中出现的表面裂纹为热轧粘辊提供了形核地点;在高温变形过程中,表面氧化对铁素体不锈钢带钢表面具有保护作用,可以减轻热轧粘辊.     

超纯铁素体不锈钢的组织、织构及深拉伸性能

重点研究了冷轧压下率对冷轧、再结晶织构的影响.结果表明:当终轧温度为750℃时,热轧带退火后以{111}再结晶织构为主.随着冷轧压下量的增加,γ织构减弱,α织构增强,{111}再结晶织构明显增强.当冷轧压下率为84%时,{111}再结晶组分的体积分数达到64.5%,退火板的平均塑性应变比(-R)高达1.69,平面各向异性(ΔR)仅为-0.17,深拉伸性能优良.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

超纯Cr17铁素体不锈钢热变形过程的动态回复行为

采用热力模拟试验机进行单道次压缩试验,旨在揭示超纯Cr17铁素体不锈钢在热变形过程中的动态回复行为.在变形速率为1 s-1,最大真应变为0.8的条件下研究了900~1 150℃范围内的热变形行为及组织演化规律.结果表明,单道次压缩得到的应力-应变曲线均呈动态回复型.变形温度越高,动态回复越快.当变形温度较低时,微观组织演化以晶界拱出和变形晶粒的形成为主要特征;当变形温度较高时,微观组织演化以大量亚晶界和亚晶的形成为主要特征.     

横向预拉伸对17%Cr超纯铁素体不锈钢表面抗皱性的影响

以17%Cr超纯铁素体不锈钢的冷轧退火板为原料,研究了3%、6%、9%和12%横向预拉伸(即拉伸方向垂直于板材轧向)变形对其冲压成形表面抗皱性的影响。采用电子背散射衍射技术及X射线衍射技术探究了横向预拉伸前后板材内部织构取向和晶粒团簇的演变规律。结果表明,横向预拉伸9%后实验钢板表面抗皱性获得较大提高。由于在退火、横向预拉及纵向拉伸后{001}取向晶粒含量均非常少,因此基于厚向塑性应变比差异的Chao起皱机理不适用实验钢,而基于平面剪切应变的Takechi模型能较好地解释实验结果。在横向预拉伸后,由于γ纤维织构晶粒簇的宽度降低、方向整体偏转,使得板材抗皱性得到提高。     

TSZ410铁素体不锈钢的高温力学性能试验

通过对TSZ410铁素体不锈钢进行高温稳态试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标,对比分析了Rasmussen模型和Gardner模型,并基于Rasmussen模型,提出了TSZ410不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温应力-应变本构关系,并与Q235B、S30408奥氏体不锈钢、EN 1.4003不锈钢进行了对比,研究揭示了温度对其力学性能的影响规律。研究表明,TSZ410不锈钢的初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度随着温度的升高而逐渐下降,特别是在400～700℃温度段的下降速度最为显著;温度700℃时,初始弹性模量约为常温下的40%,名义屈服强度和抗拉强度降为常温下的15%左右。TSZ410不锈钢在高温下强度损失明显大于Q235B,而刚度损失明显小于Q235B;在温度低于500℃时,TSZ410不锈钢的强度损失显著小于S30408奥氏体不锈钢;当温度高于500℃后,则相反。     

高碳铬不锈钢泵阀材料的研究 Ⅰ热处理对泵阀材料组织和性能的影响

研究了淬火和回火温度对６Ｃｒ１８Ｍｏ（４４０Ａ）和９Ｃｒ１８Ｍｏ（４４０Ｃ）钢组织和性能的影响，最后确定了性能可满足泵阀服役条件要求的热处理工艺．上述工作为用９Ｃｒ１８Ｍｏ和６Ｃｒ１８Ｍｏ代替ＧＣｒ１５和２０ＣｒＭｏ制造抽油泵泵阀提供了科学的依据     

40Cr钢冷脆转变温度的测定

通过系列冲击试验，采用Ｖ型缺口的夏比冲击试样，以能量法，断口形貌法结合断口微观形貌的变化对４０Ｃｒ钢冷脆转变温度进行了分析测定。试验表明：４０Ｃｒ钢６００℃回火空冷后的冷脆转变温度为－５０℃。     

2Cr13Ni4Mn9奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向的研究

采用等温方法测定了2Cr13Ni4Mn9钢碳化物开始析出曲线与发生晶间腐蚀所需最短时间曲线,研究了该钢在不同冷速下的晶间腐蚀行为;考查了冷变形量对晶间腐蚀的影响。结果表明,该钢碳化物开始析出曲线与发生晶间腐蚀所需最短时间曲线均呈“C”形,并可分别用方程 lgt=43.883-0.116T+7.779×10~(-5)T~2 lgt=40.037-0.109T+7.673×10~(-5)T~2来描述。由于该钢碳化物析出的孕育期短,因而晶间腐蚀敏感性强。固溶后的冷速对该钢晶间腐蚀倾向有强烈影响,冷变形对晶间腐蚀没有影响。     

16Mn钢控制轧制中铁素体晶粒直径的数学模型

对16Mn 钢γ未结晶区及(γ+α)两相区控制轧制机理进行了研究。用相变动力学理论建立铁素体平均晶粒直径与相变前奥氏体晶粒直径、轧制温度及变形程度之间关系的数学模型。该模型所表示的变化规律与实验曲线一致。并根据实验数据建立了易于应用的回归方程式。     

BT303CuS易切削不锈钢轧件劈头的研究

对BT303CuS易切削不锈钢热轧过程中产生的轧件头部开裂原因进行了分析,发现轧件劈头与钢中硫化物的形态有关,利用热模拟实验研究了加热温度对轧件硫化物形态变化影响,在此基础上确定出最佳加热温度范围是1200～1280℃.同时采取了控制轧件头部冷却水、使用新型导卫及增设工序飞剪等一系列工艺措施,显著减少了轧制缺陷,中间废品率由5.67%下降到1.38%,使宝钢股份特钢事业部长型材生产线形成批量生产该钢的能力.     

硼对2.25Cr—1.0Mo钢热塑性的影响

采用Gleeble-2000热模拟试验机研究了2.25Cr-1.0Mo钢的高温力学性能。探讨了硼对高温力学性能的主要影响，结合溶质原子晶界偏聚理论分析了硼对高温力学性能的影响机制，研究中发现，在连铸过程中，硼添加到钢中，显著推迟了选共析铁素体的析出，抑制了P，S等元素在晶界的偏聚。根据研究结果，结论向钢中加入微量元素硼，这样可以控制2.25Cr-1.0Mo钢的表面裂纹产生，提高产品质量和成材率。     

X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢中的马氏体相变过程

通过膨胀试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢在不同奥氏体化条件下的马氏体相变过程.结果表明:在温度1010~1 200℃奥氏体化15 min条件下,马氏体相变的开始温度点Ms与结束温度点Mf随着奥氏体化温度的增加而升高;在1070℃奥氏体化时,Mf随奥氏体化时间的延长而升高,而在奥氏体化时间小于3 h时,随着奥氏体化时间的增加,Ms上升,在奥氏体化时间超过3 h后,Ms稳定在460℃左右;根据膨胀曲线拟合得到在1070℃奥氏体化保温不同时间条件下的马氏体相变动力学方程.     

S32001双相型不锈钢高温力学性能试验

对S32001双相型不锈钢进行了高温稳态拉伸试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标及其变化规律;利用试验数据研究了Rasmussen模型和Gardner模型的适用性,并基于Rasmussen模型提出了S32001不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温下不锈钢材料本构关系表达式;对比分析了S32001不锈钢与其他种类不锈钢及Q235B结构钢的高温力学性能。研究表明,S32001不锈钢的屈服强度和极限强度随温度升高下降,600℃时低于常温时的50%,但高温下材料强度明显高于S30408不锈钢,具有更加优越的抗火性能。该研究结果可用于结构受火性能研究和抗火设计。