99久久精品国产一区二区狐狸_304不銹鋼管-06Cr19Ni10-SUS304TP-S30408不銹鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司

304L不銹鋼管鐵研式抗裂、接頭、彎曲試驗研究分析

Sun, 22 May 2022 18:08:06 +0800

304L不銹鋼管含碳量較低，其可焊性是屬于良好的。經(jīng)過(guò)用的。結507焊條堆焊的焊道最高硬度為HV2683可見(jiàn)熱影響區形成裂紋的傾向不大。幾種抗裂試驗結果如下：

1. 鐵研式抗裂試驗

浙江至德鋼業(yè)有限公司車(chē)間生產(chǎn)304L不銹鋼管采用結553酸性焊條，結506和結507銅磷堿性焊條試驗，其結果均無(wú)裂紋。用結506焊條在-20℃下試驗，表面無(wú)裂紋，斷面裂紋率未超過(guò)5%；當采用緒422酸性焊條進(jìn)行常溫試驗時(shí)，裂紋率為0.26%，尚能滿(mǎn)足要求，但0℃以下裂紋傾向較嚴重，因此結422不宜在0℃以下的溫度使用。

2. 十字接頭試驗

至德鋼業(yè)焊管生產(chǎn)車(chē)間用結506、結507、結507銅、結506-銅磷及結507—銅磷焊條試驗，均無(wú)裂紋。用結553焊條試驗時(shí)，熱影響醫有裂紋，裂紋率為7.8%。

3. C.T.S法抗裂試驗

采用結508、結506-銅磷、結507、結507銅、結507銅磷及結553焊條；某廠(chǎng)熙結507及結422焊條進(jìn)行試驗時(shí)，均無(wú)宏觀(guān)或微觀(guān)裂紋。

4. T型彎曲誠驗

某些廠(chǎng)所作的T型彎曲試驗結果列于表，基本合格，雖有裂紋并進(jìn)入母材，但擴展緩慢。

5. 低溫焊接不銹鋼管抗裂試驗

a. 小鐵研式抗裂試驗

采用結506焊條（直徑為4毫米），在0℃及-20℃時(shí)焊接，裂紋率分別為5%及1.8%-30℃時(shí)試件裂透。認為，12毫米厚的板材在-20℃下可以焊接，不需采取任何措施。

b. 焊管剛性節點(diǎn)抗裂試驗

采用結506焊條，試驗溫度分別為0℃、-10℃、- 18℃、-28℃、-40℃氣溫，對7毫米及l(fā)2毫米厚的板材進(jìn)行了焊接試驗，結果均無(wú)發(fā)現裂紋，熱影響區硬度HV240～274，組織為低碳貝氏體+少量鐵素體。

由上述試驗結果可知，304L不銹鋼焊管的可焊性良好，7～12毫米厚板材采用堿性焊條（包括銅磷焊條），可在-20℃時(shí)焊接，采用酸性焊條則可在0℃以上進(jìn)行焊接，不需預熱：

c. 焊接材料及焊接接頭、焊縫機械性能

手工焊焊條可根據板厚選用結421銅磷（薄板）、結506銅、結507-銅、結506-銅磷或結507-銅磷等焊條。不含銅，磷的35公斤／毫米2級焊條，如結502、503，552、553、500、507也可使用。自動(dòng)焊焊絲可選用H08MnA、H1.OMn2等配合焊劑431。焊接接頭及焊縫的機械性能列予表12—7。從表中可知，弱上述推薦的焊接材料焊接304L不銹鋼焊管，機械性能均能滿(mǎn)足要求。但考慮到抗腐蝕性能，最好采用含銅一磷的焊條。304L不銹鋼焊管焊接接頭的彎曲疲勞試驗結果見(jiàn)圖。自動(dòng)焊采用2毫米的H08Mn2Si焊絲、焊劑431;、電流380～380安、電壓34～36伏、焊速29米／小時(shí)手工焊采用結506焊條，直流反揍、電流160～180安、電壓24～28伏。試樣保留焊縫加強高度。自動(dòng)焊接頭疲勞強度為l5公斤／毫米2，手工焊為19公斤／毫米2，比母材（23公斤／毫米2）低一些。試驗得出，304L不銹鋼焊管焊接規范在猖當寬的范圍（手工焊線(xiàn)能量1000～3500卡／厘米；自動(dòng)焊線(xiàn)能量2500～5500斤／厘米）內，對焊接接頭機械性能的影響不大。最佳焊接規范為：手工爆2000～3500卡／厘米；自動(dòng)焊3000～4500卡／厘米。采用304L不銹鋼焊管制造的輸送氣體管道。其它部門(mén)還用于制造了電站列車(chē)、內燃機車(chē)焊接轉向架、客車(chē)底架，廂體、礦井機架等。

軋制不銹鋼管工藝專(zhuān)利介紹

Fri, 24 Sep 2021 13:02:54 +0800

1892年初周期軋制不銹鋼管試驗仍繼續進(jìn)行，當時(shí) Bruser 工長(cháng)興致勃勃地由 Westfalen 來(lái) Komotau 觀(guān)察試軋，他看到在軋制時(shí)，不銹鋼管段經(jīng)常發(fā)生軋裂現象，操作者就得將破頭切掉然后再軋，他認為必須研究軋制工藝加以改進(jìn)以消除此現象，為此，Max和Brus-er、Bungeroth 以及參與試軋的工程師和工人們一起分析研究試軋狀況，Bruser首先提出建議，以軋輥旋轉方向相反的方向喂料，并希望Max 和Bungeroth 基于這一點(diǎn)對軋輥孔型設計進(jìn)行理論分析。Bruser是根據他的實(shí)際經(jīng)驗提出這一建議的，他早年在Hamm的線(xiàn)材廠(chǎng)工作時(shí)，該廠(chǎng)的軋機是兩輥軋機而軋線(xiàn)材的喂料方向和軋輥旋轉方向是相反的，因此在觀(guān)察試軋時(shí)他對軋輥旋轉方向頗為敏感，他的這項建議真是一語(yǔ)值千金，根據這一建議繼續進(jìn)行試驗，結果就成功地軋出第一根無(wú)縫鋼管，外徑68mm,壁厚5mm,長(cháng)度3.4m.以上工藝從軋輥孔型、軋輥旋轉方向和分段軋制三方面完善了周期軋管工藝，并構成了又一個(gè)專(zhuān)利的基本思想。曼氏兄弟于1894年1月21日取得了關(guān)于周期軋制不銹鋼管工藝的第二項專(zhuān)利，這項專(zhuān)利的編號為DRP88414,其工藝的示意圖如圖3-2所示。

Komotau分段軋制不銹鋼管試驗的意義在于：

1. 證明分段延伸軋制不銹鋼管這種工藝的可行性，奠定了周期軋管工藝的基本理念；

2. 明確孔型設計對周期軋制不銹鋼管工藝的突出意義；

3. 要請 Bungeroth參加試驗以解決軋輥孔型設計問(wèn)題。

Komotau 軋制不銹鋼管試驗進(jìn)行一個(gè)月后，就請 Bungeroth 來(lái) Komo-tau,Max就周期軋管工藝、軋機結構、特殊的軋輥孔型以及分段軋鋼的基本理念向 Bungeroth作了介紹，并稱(chēng)他將繼續做試驗以弄清楚構成這一工藝的各個(gè)過(guò)程，后來(lái)他倆把這種工藝的特點(diǎn)歸納為：在兩重式軋機上采用特殊軋輥孔型，將空心坯分段往復軋制延伸成管，并寫(xiě)成專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)，1890年4月23日Max 委托他的律師提出發(fā)明專(zhuān)利申請，并在1891年2月24日獲得題為“Verfahren und Vorrichtung Zum Formen、Auswalzen und Kalibrier-en von Rohren und anderen Hohlkorpern”的專(zhuān)利權，專(zhuān)利號為DRP58762,專(zhuān)利申請中所附圖紙如圖3-1所示。

Bungeroth在《曼內斯曼（公司）的五十年》一書(shū)中稱(chēng)，1890年3月Max請設計師 Bungeroth 來(lái) Komotau,Ma 向他講述了關(guān)于新的軋管工藝的設想和軋機構造。其基本設想是：短的厚壁空心坯套在芯棒上，在一對具有特殊孔型的圓形軋輥上分步（段）軋成薄壁管，因這一軋制過(guò)程不同于一般常用的工藝，故須做試驗以弄清構成這一軋制工藝的各個(gè)過(guò)程，從而澄清孔型設計問(wèn)題。

Bungeroth 在書(shū)中提到了周期軋管機軋輥旋轉方向問(wèn)題，他在書(shū)中這樣寫(xiě)道：試驗初期軋輥旋轉方向與喂料方向是相同的，但當由 Westfalen 來(lái) Komotau 傳經(jīng)送寶的軋鋼老工長(cháng) Bruser 對周期軋制不銹鋼管過(guò)程加以考察后，他提出空心坯以與軋輥旋轉方向的反方向喂入的建議，曼氏兄弟采納了這一建議，并將這一重要工藝內容寫(xiě)入DRP88414 周期軋制不銹鋼管工藝專(zhuān)利。

至德鋼業(yè)馬氏體不銹鋼管占有率不斷壯大

Sat, 18 Sep 2021 12:27:48 +0800

自2012年涉足馬氏體不銹鋼管領(lǐng)域以來(lái)，浙江至德鋼業(yè)有限公司發(fā)揮自產(chǎn)鐵水和400系列產(chǎn)品的成本優(yōu)勢，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)、工藝優(yōu)化，將馬氏體不銹鋼管培育成為重點(diǎn)特色產(chǎn)品，目前已經(jīng)形成包括國標、日標、企標在內25個(gè)牌號的馬氏體不銹鋼管產(chǎn)品，馬氏體家族不斷壯大。

馬氏體不銹鋼管因含碳量較高，經(jīng)熱處理后，具有較高的強度、硬度和耐磨性，主要應用于力學(xué)性能要求較高的器具上。浙江至德鋼業(yè)有限公司嚴格遵循環(huán)保準繩，嚴選好鋼，一直采用高爐鐵水和高碳鉻鐵為原料生產(chǎn)，磷、硫雜質(zhì)元素及夾雜物含量低，鋼水純凈度高，20Cr13（N/HN）、30Cr13、40Cr13、50Cr15MoV板帶產(chǎn)品全部通過(guò)歐盟第三方重金屬遷移測試。

近年來(lái)，該公司通過(guò)直供、三方協(xié)議、經(jīng)銷(xiāo)等渠道，細分用戶(hù)行業(yè)，滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化需求。技術(shù)人員提供生產(chǎn)跟蹤、技術(shù)支持和售后服務(wù)等增值服務(wù)，擴展應用領(lǐng)域，重點(diǎn)開(kāi)拓精密壓延、模具、電力設備等行業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品在業(yè)內知名度不斷提高。目前，馬氏體不銹鋼管產(chǎn)品已實(shí)現系列化，進(jìn)入模具、量具、火電、水電等領(lǐng)域。20Cr13HN、30Cr13、40Cr13、50Cr15MoV等產(chǎn)品已進(jìn)入宜家家居、陽(yáng)江十八子、金石、金輝、海聯(lián)等國內高端刀具制造企業(yè)。

2020年，該公司馬氏體項目組繼續推進(jìn)研發(fā)工作，經(jīng)過(guò)多個(gè)批次的生產(chǎn)摸索，打通了超高碳高端剃須刀用馬氏體不銹鋼管產(chǎn)品全流程生產(chǎn)工藝流程；高耐蝕餐廚具系列馬氏體不銹鋼管產(chǎn)品完成產(chǎn)量5000余噸；超級馬氏體不銹鋼中厚板產(chǎn)品各項技術(shù)指標滿(mǎn)足企標要求的同時(shí)，滿(mǎn)足屈強比高端要求，已實(shí)現下游批量供貨。此外，還制定了20Cr13/30Cr13醫療體系用鋼的標準、技術(shù)文件，并在亞洲最大的醫療器械廠(chǎng)（上海醫療器械有限公司）試用，并開(kāi)始批量供貨。2021年，該公司將繼續加大馬氏體不銹鋼管產(chǎn)品研發(fā)力度，爭取為企業(yè)贏(yíng)得更多的效益增長(cháng)點(diǎn)。

武進(jìn)不銹能源用大口徑不銹鋼管榮獲“制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”

Fri, 17 Sep 2021 14:53:47 +0800

工信部、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會(huì )12月21日聯(lián)合公布了第五批制造業(yè)單項冠軍企業(yè)（產(chǎn)品）及通過(guò)復審的第二批名單。武進(jìn)不銹能源用大口徑不銹鋼管被認定為“制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”。

“制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”評定旨在引導我國制造業(yè)企業(yè)專(zhuān)注細分產(chǎn)品領(lǐng)域的創(chuàng )新、產(chǎn)品質(zhì)量提升和品牌建設，突破關(guān)鍵領(lǐng)域短板，培育具有全球競爭力的世界一流企業(yè)，為推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展、構建新發(fā)展格局提供有力支撐。

武進(jìn)不銹能源用大口徑不銹鋼管產(chǎn)品主要應用于超超臨界火電機組、石油石化、化工、煤化工、核電、海洋船舶等行業(yè)。此次獲得“制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”榮譽(yù)，是對其在不銹鋼管行業(yè)技術(shù)創(chuàng )新能力的肯定。

不銹鋼中合金元素的作用有哪些

Wed, 05 May 2021 19:32:43 +0800

不銹鋼最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響較大的元素有碳、鉻、鎳、氮、錳、鉬、鈦、鈮等。實(shí)際上工業(yè)上應用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種或十幾種元素的，當幾種元素共存于不銹鋼中時(shí)，它們的影響要比單獨存在時(shí)復雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響。

一、碳

碳是強烈形成并穩定奧氏體的元素，其形成奧氏體的能力很大，約為鎳的30倍，對不銹鋼最終組織有非常大甚至決定性的影響。

碳是一種間隙元素，通過(guò)固溶強化可以顯著(zhù)提高不銹鋼的強度和硬度，但降低了塑性和韌性。

碳和鉻的親和力很大，在鋼中容易形成一系列復雜的碳化物（如Cr23C6），從而導致局部貧鉻，使不銹鋼的耐腐蝕性能特別是耐晶間腐蝕性能下降。

例如0Cr13～4Cr13這五個(gè)鋼號由于含碳量不同，強度與耐腐蝕性能也是有區別的，0Cr13～2Cr13鋼的耐腐蝕性相對較好但強度低于3Cr13和4Cr13鋼，多用于制造結構零件；后兩個(gè)鋼號由于含碳較高而可獲得高的強度多用于制造彈簧、刀具等要求高強度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0.03%以下，或者加入比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻。

總的來(lái)講，目前工業(yè)中獲得應用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數不銹鋼的含碳量在0.1～0.4%之間，耐酸鋼則以含碳0.1～0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號總數的小部分，這是因為在大多數使用條件下，不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。

二、鉻

鉻是不銹鋼中唯一的決定性的元素，也是使不銹鋼獲得不銹性和耐酸性最重要的元素。鉻在鋼中的含量超過(guò)一定的數值（約12%）后，鋼的耐腐蝕性發(fā)生突變，從容易生銹到不易生銹。

鉻能提高不銹鋼的耐腐蝕性能（如點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕）和耐氧化性能。

隨著(zhù)鉻含量的增加，不銹鋼中σ相(非磁性的脆性相)的析出傾向增加，容易導致不銹鋼脆化。

鉻是強碳化物形成元素，易與碳結合生成Cr23C6而發(fā)生晶間腐蝕。

鉻是鐵素體形成元素。

三、鎳

鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，但在不銹鋼中的作用是與鉻配合后才發(fā)揮出來(lái)的。低碳鎳鋼中含鎳只有大于27%時(shí)耐腐蝕性能才有顯著(zhù)的變化，所以鎳不能單獨構成不銹鋼。

鎳是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素，其主要作用是形成并穩定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，從而具有良好的強度和塑性、韌性的配合，并具有優(yōu)良的冷、熱加工性和冷成行性。

隨著(zhù)不銹鋼中鎳含量的提高，鋼的熱力學(xué)穩定性和鈍化膜穩定性增加，所以能提高不銹鋼的高溫抗氧化性能和不銹性。

總之，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。

四、氮

氮是強烈形成并穩定奧氏體的元素，形成奧氏體的能力與碳相當，約為鎳的30倍。所以可以代替部分鎳，早期主要用于Cr-Mn-N（Cr-Mn-Ni-N）奧氏體不銹鋼中，以節約鋼中的鎳。

作為間隙元素，氮的固溶強化作用很強，可以顯著(zhù)提高強度，同時(shí)對韌性的損害并像碳那樣大。

氮能提高奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的能力。氮還可抑制碳化物析出和延緩σ相的形成。

氮與其它合金金屬Ti、Zr、V、Nb等結合形成氮化物，還可以起到細化晶粒的作用。

五、錳

錳在鋼中穩定奧氏體的作用與鎳相似，能力約為鎳的1/2，可以起到部分代替Ni的作用。

在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，以錳代鎳的奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性主要取決于鋼中的鉻、鎳、鉬、氮等元素的含量。

錳是有效的脫氧劑，能去除鋼中所溶的氧；錳和硫有較強的親和力（生成MnS），有利于消除鋼中硫的有害作用。但是進(jìn)一步的研究表明，正是MnS的存在常常導致奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕能力的下降。

錳含量增加能提高不銹鋼的強度，但無(wú)鎳的Cr-Mn-N不銹鋼在低溫下會(huì )出現韌性-脆性轉變。

六、鉬

鉬是形成和穩定鐵素體的元素，形成鐵素體的能力與鉻相當。

鉬在奧氏體不銹鋼中的主要作用是提高鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕、耐縫隙腐蝕能力。

鉬能提高不銹鋼的高溫強度，改善高溫蠕變性能，因此含鉬不銹鋼也常常在高溫下使用。

七、銅

銅作為合金元素的作用是顯著(zhù)降低不銹鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成形性能。在含鉬奧氏體不銹鋼中，銅與鉬配合，能進(jìn)一步提高不銹鋼在還原性介質(zhì)中的耐腐蝕性。

八、鈦或鈮

鈦或鈮與碳的親合力遠大于鉻，因此這兩種元素主要作為穩定鋼中碳的元素加入，優(yōu)先與碳結合形成TiC或NbC，防止或減少M 23 C 6的形成，從而達到防止晶間腐蝕的目的。

鈦和鈮均為強鐵素體形成元素，因而含鈦、鈮的鐵素體不銹鋼一般具有單一的純鐵素體組織，而含鈦、鈮的奧氏體不銹鋼有時(shí)會(huì )形成少量鐵素體。鈦和鈮在鋼中還能形成金屬間相，提到細化晶粒、提高強度、高溫強度的作用。

含鈦不銹鋼也給生產(chǎn)也來(lái)一些難題：含鈦不銹鋼連鑄困難，連鑄坯表面質(zhì)量差，非金屬夾雜物嚴重；這些非金屬夾雜物常常成為腐蝕源，使鋼的耐點(diǎn)腐蝕性能變差。

九、硅

硅是強烈形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。

但在某些特殊用途不銹鋼中，硅是不可或缺的合金元素。如目前用于工程中的高硅鉻鎳奧氏體不銹鋼中的硅含量在4%和6%兩類(lèi)，在濃硝酸和含Cr6+的硝酸以及濃硫酸中的耐腐蝕性能優(yōu)良，主要是因為不銹鋼表面富硅膜（SiO2）的形成抑制了鋼中硫的有害作用。

十、硫

硫在不銹鋼中主要被視為有害雜質(zhì)，因為它能降低不銹鋼的熱塑性和耐腐蝕性能，因此含量有嚴格的要求。

但在易切削不銹鋼中，硫是作為有益的合金元素添加的。這是因為細小的硫化物夾雜具有導致應力集中的缺口效應，降低切削抗力，能改善不銹鋼的切削性能。硒也具有同樣的作用。

十一、磷

磷一般被看作有害雜質(zhì)，而不是合金元素。但利用磷對鋼的強化作用，也可加磷作為時(shí)效硬化不銹鋼的合金元素，如PH17-10P鋼約含0.25%的磷。

304不銹鋼管

Sat, 20 Mar 2021 12:19:52 +0800

至德鋼業(yè)可提供不銹鋼無(wú)縫管參數如下：

產(chǎn)品名稱(chēng)：不銹鋼無(wú)縫管

交貨狀態(tài)：軟態(tài) （固溶處理后交貨）

材料牌號：雙相鋼：2304、S31803、S32205、S32750、S32760

鎳基合金：C276、Monel400、600、625、800、800H、825

奧氏體：304/304L、321/321H、316/316L、316Ti、316UG、316LMod、317L、310S、347H、314、904L、254SMO

產(chǎn)品規格：（奧氏體不銹鋼：外徑：4mm～830mm , 厚度：0.4mm～60mm）

（雙相不銹鋼及鎳合金材料：外徑：19mm～630mm , 厚度：1.5mm～50mm）

一、冷拔不銹鋼管車(chē)間生產(chǎn)實(shí)況

二、冷軋不銹鋼管車(chē)間生產(chǎn)實(shí)況

三、不銹鋼焊接管車(chē)間生產(chǎn)實(shí)況

四、不銹鋼固溶處理

五、不銹鋼管內窺鏡檢測

六、不銹鋼管水壓檢測

304不銹鋼管TIG焊接接頭組織與疲勞性能的研究

Tue, 19 Jan 2021 00:17:11 +0800

浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)脈動(dòng)拉伸疲勞試驗以及金相顯微組織分析，對3.0mm厚304不銹鋼管的TIG焊接接頭的組織與疲勞性能進(jìn)行了研究。結果表明：304不銹鋼管的TIG焊接接頭的疲勞裂紋均產(chǎn)生于焊趾處；搭接接頭中值疲勞極限為183MPa、角接接頭中值疲勞極限為269MPa；焊接接頭各區域金相組織均為奧氏體+鐵素體組織。不銹鋼車(chē)體結構是實(shí)現鐵道車(chē)輛輕量化的重要途徑之一，與同類(lèi)型的普低碳鋼車(chē)體相比，不銹鋼車(chē)體重量可減輕20%~30%以上。不銹鋼車(chē)輛因其良好的耐蝕性、力學(xué)性能、防火安全性、輕量化和維護成本低等特點(diǎn)，已成為我國鐵路機車(chē)行業(yè)重要的發(fā)展方向之一四。目前，在不銹鋼車(chē)體結構中使用的材料考慮到耐腐蝕性、加工性、強度、成本等方面，通常選用奧氏體系的SUS304及SUS301L不銹鋼普通的焊接方法（MAG、MIG等）熱輸入大，焊接變形嚴重，不適宜對不銹鋼薄板進(jìn)行焊接。TIG焊接技術(shù)因其適用性強、焊接成本低、可獲得高質(zhì)量焊縫等一系列優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被大量應用于不銹鋼車(chē)體的焊接中。本文通過(guò)對3.0mm厚06Cr19Ni10不銹鋼（新型304不銹鋼）的TIG焊接接頭的疲勞性能、金相組織的研究，為我國不銹鋼車(chē)輛的生產(chǎn)技術(shù)提供理論與實(shí)踐依據。

一、試驗材料與方法

試驗母材為3.0mm厚的304不銹鋼管，冷軋狀態(tài)供貨。采用TIG焊接方法，選用中1.6mm的實(shí)芯焊絲ER308LSi，保護氣體為98%Ar+2%O2。其試驗材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表。3.0mm厚304不銹鋼管焊接均采用單層單道焊，焊接工藝參數詳見(jiàn)表。焊接試件焊后均進(jìn)行了外觀(guān)檢測、滲透檢測、X射線(xiàn)檢測，檢測結果均合格。

疲勞試驗參照GB/T13816-92《焊接接頭脈動(dòng)拉伸疲勞試驗方法》進(jìn)行。分別對TIG搭接接頭、角接接頭進(jìn)行了脈動(dòng)拉伸疲勞試驗，以確定不同形式的焊接接頭的疲勞性能。疲勞試件尺寸分別如圖（a）、（b）所示。試驗設備為PLG-100型微機控制高頻疲勞試驗機，其技術(shù)規格為：靜態(tài)負荷精度土1%，動(dòng)負荷平均波動(dòng)度土1%，動(dòng)負荷振幅波動(dòng)度±2%。試驗采用的循環(huán)應力比R=0.1，指定循環(huán)壽命取1×107次。在試驗過(guò)程中，當疲勞裂紋尺寸足夠大導致載荷加不上去時(shí)，自動(dòng)卸載停振，并記錄循環(huán)次數。使用升降法來(lái)計算焊接接頭的中值疲勞強度。使用JSM-6360M型掃描電鏡觀(guān)察疲勞斷口形貌。本次金相組織分析采用Neophot-32數碼金相顯微鏡觀(guān)察焊接接頭的母材區、焊縫區及熔合區的顯微組織，金相腐蝕液為氯化鐵鹽酸溶液。

二、試驗結果及分析

1. 疲勞試驗

疲勞斷裂試件上產(chǎn)生疲勞裂紋的位置及宏觀(guān)形貌如圖所示?？煽闯觯翰捎肨IG焊接下3.0mm，304不銹鋼管搭接、角接接頭疲勞裂紋均產(chǎn)生于焊趾處。圖分別為3.0mm，304不銹鋼管搭接及角接接頭疲勞斷裂試樣的斷口形貌?？煽闯觯涸嚰钠跀嗫诳梢苑殖蓡⒘褏^、裂紋擴展區以及終斷區三個(gè)部分；試件的疲勞裂紋均從試件邊緣處啟裂，試件啟裂區均無(wú)夾雜、夾渣等焊接缺陷；疲勞裂紋擴展區具有典型的疲勞斷裂特征，疲勞紋清晰并很粗；擴展區的大小隨疲勞循環(huán)次數的增加而增大；終斷區斷口形貌均為韌窩形態(tài)。由于搭接接頭、角接接頭各區域顯微組織良好（見(jiàn)后文），未對疲勞性能造成顯著(zhù)影響，因此斷裂原因是由于焊縫與試件表面存在一定的角度，導致焊趾處應力集中，當不斷承受疲勞載荷時(shí)，該處極易發(fā)生疲勞斷裂。

通過(guò)升降法確定采用TIG焊接下3.0mm、304不銹鋼管焊接接頭指定壽命為1×10°次循環(huán)下的疲勞極限。搭接、角接疲勞試驗均有4級應力水平，有效試件數12個(gè)，其結果如圖所示。由圖可見(jiàn)，每組疲勞試驗均有5個(gè)子樣對。因此，由升降法并依照公式ou=1ZnS；確定的搭接、角接接頭指定壽命在1x10°次循環(huán)下的中值疲勞極限分別為：搭接Oa1=1Zn1S=（195+185×2+175×2）/5=183MPa角接Oa1=1ZnS=（275×3+265+255）/5=269MPa

2. 金相組織

圖為搭接接頭各區域顯微組織。由圖可看出：焊縫組織為以?shī)W氏體為基體+排列整齊的樹(shù)枝狀分布的黑色鐵素體，組織呈細小的柱狀晶分布；由圖可看出：熱影響區組織為奧氏體為基體+鏈狀分布的黑色鐵素體，靠近熔合線(xiàn)附近晶粒細化，沒(méi)有出現粗晶區；由圖看出：接頭的熔合區較窄，且無(wú)過(guò)熱組織產(chǎn)生，其組織為奧氏體為基體+蠕蟲(chóng)狀分布的黑色鐵素體。

圖為角接接頭各區域顯微組織。由圖可看出：焊縫組織為以?shī)W氏體為基體+排列整齊的骨架狀分布的黑色鐵素體，組織呈柱狀晶分布；由圖可看出：由于焊接熱輸入小，熱影響區保留母材的組織形態(tài)，組織為以?shī)W氏體為基體+少量的黑色鐵素體；由圖可看出：接頭的熔合區較窄，且無(wú)過(guò)熱組織產(chǎn)生，其組織為奧氏體為基體+蠕蟲(chóng)狀分布的黑色鐵素體。

三、結論

1. 304不銹鋼管TIG搭接、角接接頭疲勞裂紋均產(chǎn)生于焊趾處。

2. 304不銹鋼管TIG搭接、角接接頭指定壽命為1×10°次循環(huán)下的中值疲勞極限分別為183、269MPa。

3. 304不銹鋼管TIG搭接接頭焊縫區組織為：奧氏體為基體+樹(shù)枝狀分布的黑色鐵素體，組織呈柱狀晶分布；熱影響區組織為：奧氏體+鏈狀分布的黑色鐵素體，靠近熔合線(xiàn)附近晶粒細化；熔合區組織為：奧氏體為基體+蠕蟲(chóng)狀分布的黑色鐵素體，熔合區較窄。角接接頭焊縫區組織為：奧氏體為基體+樹(shù)枝狀分布的黑色鐵素體；熱影響區組織與母材組織相同為奧氏體+少量鐵素體；熔合區組織為：奧氏體為基體+蠕蟲(chóng)狀分布的鐵素體。

至德鋼業(yè)Super304H不銹鋼管性能分析報告

Wed, 25 Nov 2020 23:54:14 +0800

為了提高熱效率、降低發(fā)電成本，需要提高鍋爐的蒸汽溫度和壓力，自然要求開(kāi)發(fā)具有高的高溫強度、經(jīng)濟型的材料以在鍋爐上運用。以前，在大型鍋爐的過(guò)熱器和再熱器的高溫段，主要應用了諸如TP304H、TP321H、TP347H之類(lèi)的18-8類(lèi)奧氏體不銹鋼和9-12Cr系的熱強鋼。自從上世紀60年代、特別是80年代中期開(kāi)始，超（超）臨界鍋爐機組的研制開(kāi)發(fā)、安裝、投入運行以來(lái)，對應地研制開(kāi)發(fā)了各種高持久強度、抗氧化性能良好以及高溫耐蝕性?xún)?yōu)良的新型材料，以滿(mǎn)足鍋爐機組不同部件對材料的要求。如低合金鋼、5Cr系、9Cr系、12Cr系、15Cr系、18Cr系以及20-25Cr系的熱強鋼，其中9-12Cr鋼和新型的奧氏體鋼的研制開(kāi)發(fā)進(jìn)展尤其神速。國內也有文章粗略介紹有關(guān)鋼種，分析這些新鋼種的優(yōu)勢特點(diǎn)、探討用新鋼種在鍋爐上應用的可行性。

其中之一的鋼種被稱(chēng)之為SUPER304H。該鋼是由日本住友金屬株式會(huì )社和三菱重工在A(yíng)SME SA-213TP304H的基礎上，通過(guò)降低Mn含量上限，加入約3%的Cu、約0.45%的Nb和一定量的N，使該鋼在服役時(shí)產(chǎn)生微細彌散、沉淀于奧氏體內的富銅相，并與其互相密合；該富銅相與NbC、NbN、NbCrN和M23C6一起產(chǎn)生極佳的強化作用，而開(kāi)發(fā)得到很高的許用應力的一種新型的、經(jīng)濟型的18-8奧氏體不銹鋼。其開(kāi)發(fā)出來(lái)的目的，就是專(zhuān)用于超臨界鍋爐的過(guò)熱器和再熱器。從經(jīng)濟觀(guān)點(diǎn)看，首先這種新鋼種不含昂貴的Mo、W等貴重元素；次之其許用應力較目前常用的ASME SA-213TP347H鋼要高約20%以上，其在鍋爐上的應用能減薄鋼管壁厚；相對地能降低鍋爐制造成本。目前該鋼已經(jīng)納入日本MITI標準，2000年3月由ASME code case 2328予以確認，預計不久后將納入ASTM A-213標準。

由于該鋼在日本電站鍋爐的過(guò)熱器和再熱器上的應用時(shí)間已達10年，用量已達6000余噸，顯示出良好的綜合性能。為了給我們今后設計、生產(chǎn)超（超）臨界機組鍋爐在選材提供一定數據依據，本文根據日本住友提供的技術(shù)交流資料和國內所做的評定試驗數據，對SUPER304H不銹鋼管的性能及特點(diǎn)進(jìn)行評述介紹。

一、化學(xué)成分

表示出了SUPER304H不銹鋼管的化學(xué)成分的有關(guān)規定。在鋼中加入適量的銅和鈮，是為了提高其持久強度、持久塑性、韌性和抗腐蝕性；對高溫抗拉強度有較大影響的氮含量上限控制在0.12%，主要是考慮到運行溫度下長(cháng)期時(shí)效后塑性下降。國內的實(shí)測值也列于表中，從表中可以看出：日本住友所提供的SUPER304H不銹鋼管評定的分析結果，滿(mǎn)足表中規范所規定的要求。

二、供貨狀態(tài)與金相組織

SUPER304H不銹鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理。經(jīng)最終的固溶處理（最低固溶處理溫度1100℃）的熱處理后，金相組織應為單一的奧氏體組織，晶粒度應為7~10級。

三、性能

在所有18-8類(lèi)奧氏體不銹鋼中，SUPER304H的優(yōu)點(diǎn)是因具有優(yōu)良的持久強度，因而許用應力極高，且具有相當優(yōu)異的抗腐蝕性、抗氧化性和良好的焊接性。因此，該種經(jīng)濟型的鋼管在鍋爐過(guò)熱器和再熱器高溫段的應用，將給鍋爐制造上帶來(lái)相當大的便利、可降低制造成本，并可增強鍋爐運行的安全性。

1. 力學(xué)性能

表給出的數據是有關(guān)資料測試的SUPER304H不銹鋼管的室溫拉伸性能、硬度和0℃沖擊值，表3是高溫拉力試驗結果[8-10]，為便于比較，表中也列入了ASME SA-213TP347H的性能。從表中可看出，SUPER304H不銹鋼管的屈服強度和抗拉強度比常規的18-8不銹鋼管高，而塑性卻與TP347H不銹鋼管幾乎相同，這主要是得益于氮的固溶強化作用。

2. 高溫持久強度

測試結果表明：SUPER304H的應力-斷裂時(shí)間關(guān)系具有良好的線(xiàn)性關(guān)系，并沒(méi)有隨溫度提高和時(shí)間延長(cháng)而導致斷裂應力下降的傾向。其105小時(shí)平均持久強度采用拉森—米勒參數法進(jìn)行了多參數回歸分析進(jìn)行外推計算。圖說(shuō)明SUPER304H的105h持久強度（600℃、650℃、700℃）外推值比ASME SA-213 TP347規定值高20%以上；而資料[9]的試驗結果更高，650℃約高50%，為128MPa。在蠕變溫度范圍內，該鋼的持久強度的大大提高主要得益于鋼管在服役運行時(shí)，在奧氏體基體內析出的、并與之互相密合的微細富銅相的沉淀強化作用。此外，M23C6、Nb（C，N）和NbCrN的沉淀強化作用也有助于持久強度的提高。

3. 長(cháng)期時(shí)效性能

該鋼在500℃至750℃、經(jīng)最長(cháng)達104小時(shí)時(shí)效后，進(jìn)行了0℃沖擊和金相組織研究。圖是沖擊試驗結果。該結果說(shuō)明：該鋼經(jīng)高溫時(shí)效后，沖擊值出現降低現象，但這種下降趨勢在短期時(shí)效時(shí)間內就趨于穩定。即使經(jīng)長(cháng)期時(shí)效運行后，SUPER304也未有出現脆化現象，且具有足夠的韌性。在650℃進(jìn)行試驗，最長(cháng)保溫時(shí)間為5000小時(shí)，沖擊試驗結果趨向與日本住友資料報導相同；而強度、塑性和硬度則變化不大；時(shí)效后的金相組織沒(méi)有明顯變化。說(shuō)明雖然SUPER304H中所含的9%鎳相對較低，但經(jīng)長(cháng)期時(shí)效后，金相組織仍是相當穩定，幾乎沒(méi)有觀(guān)察到塊狀σ相。這可能是因為對硅含量進(jìn)行了控制以及加入了氮。

4. 抗腐蝕性及抗蒸汽氧化性

對該鋼在650℃的蒸汽抗氧化性試驗表明：SUPER304H鋼管在該溫度下的抗氧化性大大優(yōu)于SA-213TP304H和TP347H，相同條件下的氧化腐蝕深度僅為T(mén)P304H的一半左右、為T(mén)P347H的67%左右，略差于細晶粒的TP347H；而耐蝕性?xún)?yōu)于TP304H，略遜于TP347H。這是因為其組織晶粒度細小、還添加了鈮。圖4與圖5示出了SUPER304H的抗蒸汽氧化性和高溫抗腐蝕性的結果。

5. 許用應力σ

由于該鋼加入Cu、Nb和N，產(chǎn)生了多元復合強化效果，故得到很高的許用應力，至少比ASMESA-213 TP347 高20%以上。表為ASME code case2328數值的內插許用應力數據。

四、工藝性能

1. 焊接性能

a. 焊接性

SUPER304H不銹鋼管的焊接性是通過(guò)適宜檢測熱裂敏感性的可變拘束抗裂試驗和拘束抗裂試驗來(lái)進(jìn)行評定研究。圖表明，SUPER304H的熱裂敏感性比TP347H更低。

b. 焊接接頭性能

表給出了焊接材料的化學(xué)成分，表則給出了試管的焊接條件。GTAW接頭的宏觀(guān)照見(jiàn)圖、彎曲形態(tài)見(jiàn)圖、微觀(guān)組織見(jiàn)圖，室溫和高溫下的強度都與母材相同，圖給出了用GTAW工藝焊制的接頭的持久強度試驗結果，焊接接頭的持久強度與母材的持久強度平均值相同，未發(fā)現其接頭持久強度降低的現象。焊縫金相組織為奧氏體加少量的鐵素體；焊縫的面彎和背彎(D=3T, 90°)均完好，表明焊縫有足夠的塑性和韌性；接頭的拉伸強度（室溫）滿(mǎn)足母材的技術(shù)條件要求，與母材的實(shí)測值較為接近見(jiàn)表8；焊接頭在650℃時(shí)的105小時(shí)高溫持久強度外推值為129MPa，幾乎與母材完全相同。

c. 焊后熱處理

焊后熱處理不是強制要求或必須進(jìn)行。若在服役前的存放期間，能對熱影響區部分進(jìn)行適當的保護處理，以防止促進(jìn)應力腐蝕的氯離子侵蝕，則不必進(jìn)行焊后熱處理；否則，推薦采用焊后熱處理，工藝如圖所示，圖為SUPER304H不銹鋼管的敏化曲線(xiàn)。

2. 不銹鋼彎曲工藝

該鋼適合各種彎曲工藝，只要該工藝對管子表面不產(chǎn)生損傷。在表10所示的彎曲工藝條件下，得到的管子彎頭的外觀(guān)示于圖，彎管的表面未發(fā)現裂紋。圖為管子彎頭橫截面的微觀(guān)組織。

3. 橢圓度變化

該鋼管彎曲后進(jìn)行的尺寸測量表明：經(jīng)冷熱加工的彎頭，其橢圓度最大為3.2%，且擠壓彎頭的橢圓度最大約為9.3%，與TP347H管彎后測得的橢圓度較接近，滿(mǎn)足我國行業(yè)標準JB/T1611《不銹鋼鍋爐管制造技術(shù)條件》和我公司DG1103《不銹鋼鍋爐管制造》標準，在實(shí)際生產(chǎn)應用中為可接受的橢圓度；同時(shí)彎后的壁厚減薄量也滿(mǎn)足標準的規定。這表明其彎管工藝性能良好，能夠滿(mǎn)足鍋爐部件制造的需要。

4. 彎后熱處理

a. 冷彎

圖顯示了冷加工的SUPER304H不銹鋼管的蠕變斷裂性能。與原始材料相比，冷加工率高于20%時(shí)，其對持久強度的負面影響最大。從持久強度考慮，對彎心半徑不大于2.5DR（20%）的彎頭（或雖彎心半徑較大，但產(chǎn)生了較大的拉伸殘余應力）推薦采用彎后熱處理。若服役前沒(méi)有適當的防止氯離子侵蝕的保護措施，則所有彎心半徑的彎管均須熱處理，規范與焊后熱處理相同。資料同時(shí)指出，彎后硬度增加較多，應進(jìn)行彎后熱處理。

b. 熱彎

除非熱加工溫度控制在1120℃~1150℃，否則須進(jìn)行重新固溶處理，以恢復其正常的持久強度性能。

五、SUPER304H鋼管電廠(chǎng)長(cháng)期時(shí)效后的性能

SUPER304H不銹鋼管在日本燃煤電廠(chǎng)作為過(guò)熱器管和再熱器管廣泛應用。從1988年開(kāi)始就在日本電站鍋爐進(jìn)行實(shí)地運行試驗，對經(jīng)十年實(shí)地時(shí)效運行的管子的檢驗結果證實(shí)：該鋼可用作為過(guò)熱器和再熱器材料。下面是SUPER304H不銹鋼管經(jīng)鍋爐中實(shí)地運行后的試驗結果。

1. 鋼管及實(shí)地運行試驗條件

將用SUPER304H不銹鋼管制作的過(guò)熱器和再熱器管子置于日本的一家電站鍋爐進(jìn)行實(shí)地運行。過(guò)熱器和再熱器管子的尺寸分別為Φ38.1×6.0mm和Φ54.0×5.0mm；也生產(chǎn)了細晶粒的試管。將試管按如圖所示置入三級過(guò)熱器和二級再熱器。為便于比較，此鋼的彎頭和接頭以及TP321H和細晶粒的TP347H也同時(shí)置入。鍋爐的運行條件如表所示。經(jīng)過(guò)1年、2.5年、6.5年和10年的運行時(shí)效后，從鍋爐中取出試管。凈時(shí)效時(shí)間分別為7898小時(shí)、19586小時(shí)、50811小時(shí)和79208小時(shí)。

2. 表面及尺寸

圖給出了取出的SUPER304H試管的尺寸測量結果。新管與取出的試管的外徑和壁厚相比，少有變化。取出的試管外表面平整，未發(fā)現明顯的高溫腐蝕。

3. 力學(xué)性能

圖給出了取出的SUPER304H試管在室溫和600℃測得的拉伸試驗結果。室溫下，在時(shí)效時(shí)間達到2.5年之前，其抗拉強度和屈服強度都隨時(shí)間延長(cháng)而上升，但在6.5年及之后，強度值卻不發(fā)生什么變化；而在600℃時(shí)抗拉強度變化很少。SUPER304H試管在室溫和600℃時(shí)的強度水平均高于TP321H和細晶粒的TP347H。取出的SUPER304H試管，在0℃進(jìn)行夏比沖擊試驗得到的沖擊結果示于圖。沖擊值經(jīng)1年的時(shí)效后下降較多，但以后即使時(shí)效時(shí)間達10年，沖擊值并不繼續下降，仍達到60J/cm2。

4. 蠕變斷裂性能

圖給出了取出的SUPER304H試管的蠕變斷裂性能。經(jīng)最長(cháng)達十年的服役時(shí)效后的持久強度仍在原始材料持久強度的分散帶內。

5. 金相組織

圖給出了取出的SUPER304H試管的光學(xué)顯微組織。很少見(jiàn)到塊狀的σ相，這表明其組織是相當穩定的。

6. 蒸汽抗氧化性能

蒸汽氧化皮厚度與在鍋爐中運行服役時(shí)間的關(guān)系，說(shuō)明細晶粒的SUPER304H不銹鋼管的蒸汽抗氧化性幾乎與細晶粒的TP347H相同，而優(yōu)于TP321H鋼，如圖的比較。

六、結論以及今后研究方向

綜合各方面性能來(lái)看，無(wú)論從該鋼的國內外各種試驗結果以及在日本電站鍋爐的過(guò)熱器和再熱器上的應用時(shí)間已達十多年的情況，都顯示出該鋼具有良好的綜合特性，各方面均優(yōu)于常規的18-8奧氏體不銹鋼，特別是該鋼的許用應力較ASME SA-213TP347H高約20%，其在700℃的許用應力仍達到47MPa。試驗和應用的結果以及機電部發(fā)電設備中心的評定結論均證實(shí)：該鋼管可用作超（超）臨界鍋爐的過(guò)熱器和再熱器材料。當然，由于該鋼目前主要應用均在日本，雖然其已經(jīng)得到ASME CODE CASE 2328確認，但尚未正式納標。國內目前已經(jīng)做的只是進(jìn)行了鋼管的初步評定試驗，但還有在實(shí)際生產(chǎn)中的工藝性能仍應進(jìn)一步了解并予以掌握，為其在我國今后的正式應用提供技術(shù)數據儲備。故目前國內即將應用的同時(shí)，還要做一定的應用試驗研究工作。

不同能量激光沖擊304不銹鋼管表面EBSD分析及晶粒細化機制

Sat, 21 Nov 2020 02:29:38 +0800

304不銹鋼管由于其含碳量低而不能采用熱處理來(lái)進(jìn)行強化，塑性應變量主要取決于材料進(jìn)一步變形所需要的壓力。激光沖擊強化處理是一種提高金屬或者合金表面性能的高效的處理技術(shù)，它運用激光沖擊波產(chǎn)生的機械效應在金屬或者合金表面產(chǎn)生擁有一定厚度的殘余壓應力層，與此同時(shí)金屬或者合金的抑制疲勞損壞的性能得到大程度提升，此外得到提升的還有耐磨性以及耐腐蝕性。

在過(guò)去的二十年中，已經(jīng)有大量的關(guān)于激光沖擊不銹鋼管機械性能以及微觀(guān)組織的研究?！皢蚊}沖激光噴丸處理304不銹鋼管的殘余應力釋放以及對微觀(guān)硬度的影響”的研究結果表明，這種處理方法可以提高沿平行于一個(gè)機械孿晶方向的殘余應力釋放以及微觀(guān)硬度分布的均勻性。同樣，這種方法處理304不銹鋼管前后在深度方向的微觀(guān)硬度與微觀(guān)組織存在狀態(tài)的研究最終建立了“304不銹鋼管晶粒位錯變形機制”。這種沖擊方法處理后不銹鋼管材料的表面微觀(guān)硬度的提高可能取決于表層受到?jīng)_擊后產(chǎn)生的位錯密度的增加。事實(shí)上，對于堆垛層錯能較低的金屬材料，位錯孿晶在塑性變形中占主導地位，孿晶厚度以及相鄰孿晶間距隨著(zhù)應變率的增加而增加。

以上的研究主要集中在激光沖擊產(chǎn)生的嚴重塑性變形所導致的機械性能以及變形方法方面。機械孿晶交叉是不銹鋼管表面粗晶細化的主要方式，超聲波處理，噴丸處理以及表面機械研磨等常規表面強化方法都能產(chǎn)生這種效果。本課題組第一次發(fā)現了在采用這種強效沖擊的過(guò)程中“不銹鋼管晶粒內出現了第三個(gè)方向的機械孿晶”并發(fā)表在之前的成果中。我們推測在四次及以上這種方式處理過(guò)后，304不銹鋼管表層晶粒內也許會(huì )出現多于之前方向甚至第N個(gè)方向的這種孿晶，最終由于大的極向誤差把亞微米三角形纏結細化為不規則形狀的亞微米纏結。此外，三個(gè)方向機械孿晶的產(chǎn)生機制尚待確定，這些問(wèn)題都具有很大的研究意義。

第三個(gè)方向的機械孿晶交叉是多次以這種方式?jīng)_擊此種類(lèi)型不銹鋼管表層晶粒發(fā)生細化的占大多數比例的形式。然而，在激光沖擊的過(guò)程中，關(guān)于機械孿晶方向與滑移系統之間的關(guān)系的研究之前并沒(méi)有涉及到。在工程應用中，大面積激光沖擊是一種有效的獲得均勻殘余應力的方法，不同的激光能量會(huì )導致金屬構件表面不同區域的塑性變形。此外，激光沖擊會(huì )使奧氏體不銹鋼管表面粗糙度加劇，怎樣使表面粗糙度滿(mǎn)足工業(yè)要求是另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。

本章旨在探討采用這種先進(jìn)表面處理方式對304不銹鋼管進(jìn)行多種能量大面積沖擊后，其表面粗糙度和晶粒細化所發(fā)生的變化，并揭示其變化規律。同時(shí)對晶粒細化過(guò)程中多方向機械孿晶交叉作用給予了重要關(guān)注，建立了孿晶方向與晶?；葡到y之間的聯(lián)系。

本章中研究了不同能量大面積激光沖擊對304不銹鋼管的表面粗糙度與微觀(guān)組織演變的影響，并提出了晶粒細化機制，同時(shí)對三種試樣進(jìn)行EBSD分析。所得主要結論如下：

1. 大面積激光沖擊增加了原始試樣的表面粗糙度，采用6J激光能量沖擊可以獲得一個(gè)與3J激光能量沖擊相比相對光滑的表面，6J時(shí)表面粗糙度為0.947μm，而3J時(shí)的表面粗糙度為1.226μm。這一現象主要的主要原因是6J激光能量相對應地可以獲得比3J激光能量更大的有效變形區域。

2. 與原始試樣中60°取向角峰值9%的比例相比，3J激光能量沖擊后取向角峰值比例為46%，6J激光能量沖擊后取向角峰值比例為40%。同時(shí)，大量的~60°<111>形變孿晶出現在304不銹鋼管的激光沖擊強化層。這些現象表明大面積激光沖擊可以通過(guò)孿晶分割來(lái)細化304不銹鋼管表層的原始粗晶。

3. 對于激光沖擊試樣，隨著(zhù)距離上表面深度的增加，機械孿晶的寬度逐漸減小，而相鄰孿晶之間的間距逐漸增大。此外，隨著(zhù)脈沖能量的增加，相同位置機械孿晶的寬度增加而孿晶間距基本保持不變。伴隨著(zhù)機械孿晶的出現，激光沖擊波誘導的塑性變形同樣導致了ε馬氏體的轉變。

4. 激光沖擊波誘導的塑性變形層中第四個(gè)方向的機械孿晶交叉第一次被發(fā)現，孿晶孿晶交叉占據了塑性變形的主要部分?；谖⒂^(guān)區域的激光沖擊次數以及304不銹鋼管的遺傳晶體結構，提出了低堆垛層錯能面心立方合金孿晶面的最大值。此外，激光沖擊波機械效應下一個(gè)基于四個(gè)方向機械孿晶交叉的晶粒細化機制被提出。

304L不銹鋼管和321不銹鋼管耐腐蝕性能研究

Fri, 20 Nov 2020 02:11:10 +0800

浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)電化學(xué)和化學(xué)浸泡法分析了304L不銹鋼管和321不銹鋼管耐點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕性能。結果表明:304L不銹鋼管擊穿電位Eb較高，Eb-Ep較大，304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321不銹鋼管，但是鈍化膜破壞后修復能力要弱于321不銹鋼管。晶間腐蝕浸泡試驗中321不銹鋼管晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界，而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上輕微，這看不到完整的晶界輪廓,這表明，304L不銹鋼管在耐晶間腐蝕領(lǐng)域使用時(shí)可代替321不銹鋼管。

304L不銹鋼管和321不銹鋼管同屬18-8型奧氏體不銹鋼，廣泛應用于能源、石油、化工、造紙、船舶和軍事等領(lǐng)域。由于富鉻碳化物的析出會(huì )造成304不銹鋼管等焊后晶間腐蝕的傾向，通常通過(guò)降低鋼中碳含量(0.03%以下)和加入強碳化物形成元素(鈦、鈮)來(lái)控制。304L不銹鋼管是在304不銹鋼管基礎上通過(guò)降低鋼中的碳含量達到提高合金耐腐蝕性的目的。321不銹鋼管是在304不銹鋼管基礎上加入鈦元素，由于鈦和碳的親和力大，鋼中的碳首先與鈦形成TiC，抑制了鉻與碳元素形成碳化鉻而造成的貧鉻問(wèn)題，從而提高321不銹鋼管的耐蝕性能。由于321等含鈦鋼中氮化鈦、碳氮化鈦等的析出對帶鋼表面質(zhì)量會(huì )造成不良影響，以及澆鑄水口由于氮化鈦、碳氮化鈦等析出而造成的結瘤等問(wèn)題，國外發(fā)達國家已經(jīng)由超低碳奧氏體不銹鋼逐步取代321不銹鋼管，而我國目前還在大量應用321等含鈦不銹鋼。鑒于此，至德鋼業(yè)擬對304L不銹鋼管和321奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕性能進(jìn)行對比研究。

一、試驗材料與方法

實(shí)驗所用材料為退火態(tài)304L不銹鋼管和321奧氏體不銹鋼，二者化學(xué)成分如表1所示，主要區別在于304L不銹鋼管具有更低的碳含量，而321不銹鋼管中添加了鈦元素。兩種試驗用鋼的冶煉工藝：電爐→氬氧脫碳轉爐(AOD)→LF爐精煉→連鑄；軋制工藝：加熱爐→中厚板軋制→固溶處理→洗處理→入庫。

采用電化學(xué)測試法和化學(xué)浸泡法對比研究了304L不銹鋼管和321不銹鋼管的耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕的性能。點(diǎn)腐蝕電化學(xué)分析樣品經(jīng)超聲波清洗烘干后，點(diǎn)焊機焊接導線(xiàn)，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，固化后用砂紙濕磨至1200目，用硅橡膠密封試樣與環(huán)氧樹(shù)脂連接處縫隙。點(diǎn)蝕的電化學(xué)分析在CS350電化學(xué)工作站進(jìn)行，電解質(zhì)為3.5%NaCl，采用三電極系統，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑電極。動(dòng)電位掃描速率為0.6mV/s，30℃水浴恒溫。晶間腐蝕的試樣加工前經(jīng)敏化處理，敏化溫度為650℃，保溫120分鐘。晶間腐蝕的化學(xué)浸泡試驗在65%的硝溶液中進(jìn)行，試樣置于硝溶液中保持微沸狀態(tài)48小時(shí)，試驗結束后流水沖洗，然后在酒精中用超聲波清洗后取出烘干，共計三個(gè)周期，以失重腐蝕速率和晶間腐蝕形貌評價(jià)其耐晶間腐蝕性能。同時(shí)，將材料加工成尺寸為25mm×85mm×5mm的試樣，經(jīng)打磨后將試樣置于硫-硫銅溶液中保持微沸狀態(tài)16小時(shí)。試驗結束后用流水沖洗，然后在酒精中用超聲波清洗后取出烘干。將干燥冷卻后的試樣進(jìn)行彎曲試驗，冷彎角度180°，彎心5mm，將彎曲后的試樣在顯微鏡下觀(guān)察外表面有無(wú)因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋。

二、結果與討論

1. 試樣的金相組織

304L不銹鋼管和321不銹鋼管金相組織如圖所示?？煽闯?，304L不銹鋼管和321不銹鋼管基體均為奧氏體組織，基體上分布著(zhù)少量碳化物，以及沿軋制方向分布的少量條狀鐵素體。

2. 點(diǎn)蝕試驗

304L不銹鋼管和321不銹鋼管點(diǎn)腐蝕的電化學(xué)試驗結果如圖所示，表為具體的電化學(xué)參數。擊穿電位Eb代表抗點(diǎn)腐蝕能力，Eb越高，抗點(diǎn)腐蝕能力越強。Ep為保護電位，Eb-Ep代表修復能力，Eb-Ep越小，鈍化膜破壞后修復能力越好。如表所示，304L不銹鋼管的點(diǎn)蝕電位高于321不銹鋼管，表明其抗點(diǎn)腐蝕能力強于321不銹鋼管，但是304L不銹鋼管 Eb-Ep高于321，表明其鈍化膜修復能力要弱于321，原因可能是321不銹鋼中添加了鈦元素生成碳化鈦等析出相所致。

3. 晶間腐蝕實(shí)驗

304L不銹鋼管和321不銹鋼管在硫-硫銅溶液中保持微沸狀態(tài)16小時(shí)后沖洗、烘干，將干燥冷卻后的試樣進(jìn)行冷彎試驗，結果表明,彎曲后的試樣外表面均無(wú)裂紋產(chǎn)生。在硝溶液中浸泡腐蝕的結果如表所示，304L不銹鋼管腐蝕失重相對穩定，而321腐蝕失重隨周期的增加而明顯增大，在整個(gè)過(guò)程中，304L不銹鋼管失重明顯小于321不銹鋼。

晶間腐蝕試驗后的組織如圖所示?？煽闯?，321不銹鋼管發(fā)生了晶間腐蝕，晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界；而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上較輕微，看不到完整的晶界輪廓，腐蝕后的組織和腐蝕速率結果相一致。

由以上結果知，304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321，尤其是耐晶間腐蝕性能優(yōu)秀，可以替代321作為耐晶間腐蝕材料使用。304L不銹鋼管較好的耐腐蝕性能主要歸功于其較低的碳含量。

三、結論

1. 304L不銹鋼管擊穿電位Eb高于321不銹鋼管，但是304L不銹鋼管的Eb-Ep較大，表明304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321，但鈍化膜破壞后修復能力要弱于321。

2. 晶間腐蝕浸泡試驗表明敏化處理的321不銹鋼發(fā)生了典型的晶間腐蝕，晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界；而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上輕微，看不到完整的晶界輪廓，304L不銹鋼管和321不銹鋼管耐晶界腐蝕性的差異主要歸因于304L較低的碳含量。