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高强无磁不锈钢制备关键技术及应用

高强无磁不锈钢制备关键技术及应用

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：郑淮北王英虎柏川李花兵刘福斌刘海涛张宇飞攀钢集团研究院有限公司海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室东北大学

氮合金化的高强无磁不锈钢因具有优异的强韧性、低磁导率和耐腐蚀性能广泛应用于电站能源装备、油气钻采、海工装备等领域。氮合金化高强无磁不锈钢的设计、冶炼、加工等还存在一些共性问题和工艺技术亟待深入研究,包括:适用于高氮钢的... 详细信息

氮合金化的高强无磁不锈钢因具有优异的强韧性、低磁导率和耐腐蚀性能广泛应用于电站能源装备、油气钻采、海工装备等领域。氮合金化高强无磁不锈钢的设计、冶炼、加工等还存在一些共性问题和工艺技术亟待深入研究,包括:适用于高氮钢的相组分图优化,高氮钢的强韧性影响因素及调控机理,高氮钢的第二相析出行为,超纯净及均质化锭坯制备、高氮钢的高温热塑性等。针对以上问题,攀钢基于材料热力学计算分析,建立了适用于高氮钢体系的相组分预测公式,对比分析了磷对高氮钢热塑性及冲击韧性的影响规律,研究了高氮钢的冷变形行为。适用于高氮钢体系的镍当量公式为Nieq=Ni+30C+22N+0.15Mn-0.013Mn2+0.13+1.6Cu+0.41Co、铬当量公式为Creq=Cr+a*Mo+b(Mo≤2.8%时,a=2.9,b=-0.23;2.8%

关键词：无磁不锈钢高氮钢护环无磁钻铤热塑性强韧化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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加压电渣重熔装备与工艺技术开发

特殊钢 2024年第4期45卷 26-33页

作者：刘福斌姜周华李花兵冯浩董君伟张取一郑淮北东北大学冶金学院沈阳110819 辽宁省沈抚改革创新示范区东大工业技术研究院沈抚改革创新示范区沈阳110172 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司成都610300

加压电渣重熔是目前工业化制备高氮钢和高氮合金最为有效的生产路线,是当今电渣冶金领域的研究热点和前沿技术。介绍了加压电渣重熔成套设备、工艺技术发展和主要产品特点。对当前加压电渣炉装备中氮化合金加料系统和水-气动态平衡系统... 详细信息

加压电渣重熔是目前工业化制备高氮钢和高氮合金最为有效的生产路线,是当今电渣冶金领域的研究热点和前沿技术。介绍了加压电渣重熔成套设备、工艺技术发展和主要产品特点。对当前加压电渣炉装备中氮化合金加料系统和水-气动态平衡系统等核心部件进行综述;针对加压电渣重熔生产中的工艺难点,阐述了氮化合金增氮和气相增氮技术的机理和方法、新型高效发热精炼重熔渣系开发及元素精准控制等新工艺技术发展。近年来,随着国内新建的系列国产化中试规模加压电渣炉的应用和系列高氮钢产品的成功研制,我国在加压电渣重熔成套装备的自主研制和工艺技术开发上取得的较大突破,并逐步向国际先进水平迈进。同时,深入开展工业级加压电渣重熔成套装备的自主研制和工艺技术研发,保障我国航空、航天和军工等领域高端高品质特殊钢和特种合金等急需的关键材料制备,是我国发展现代电渣冶金技术的重要方向。

关键词：加压电渣重熔高氮钢氮合金化渣系工艺开发

Nb和Ti对超纯铁素体不锈钢凝固组织及表面起皱的影响

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材料热处理学报 2011年第9期32卷 23-28页

作者：张驰刘振宇郑淮北马力王国栋东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 宝山钢铁股份有限公司研究院上海200431

通过真空感应炉浇注实验和热力学软件分析研究了Nb、Ti稳定化元素和C、N间隙元素含量对超纯铁素体不锈钢凝固组织及晶粒簇的影响。结果表明,添加稳定化元素后实验钢的结晶区间变宽,通过控制稳定化元素和间隙原子含量使实验钢在凝固过程... 详细信息

通过真空感应炉浇注实验和热力学软件分析研究了Nb、Ti稳定化元素和C、N间隙元素含量对超纯铁素体不锈钢凝固组织及晶粒簇的影响。结果表明,添加稳定化元素后实验钢的结晶区间变宽,通过控制稳定化元素和间隙原子含量使实验钢在凝固过程中析出较多TiN粒子,可以有效的提高凝固组织的等轴晶率。在充分退火条件下,与Ti单一稳定化实验钢相比,Nb、Ti复合稳定化实验钢中的晶粒簇较弱并具有较小的晶粒尺寸,有利于带钢的抗起皱性能。

关键词：金属材料超纯铁素体不锈钢表面质量凝固组织晶粒簇表面起皱

铌对00Cr12Ni不锈钢组织和性能的影响

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钢铁 2011年第7期46卷 75-78,85页

作者：陈旭郑淮北叶晓宁姜传海江来珠宝山钢铁股份有限公司研究院上海200431 上海交通大学材科科学与工程学院上海200030 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004

分别冶炼了3种不同铌含量的00Cr12Ni不锈钢,用光学显微镜和透射电镜观察了热轧退火态的显微组织,测量了试验钢的拉伸性能和不同温度的冲击功。试验结果表明:铌的添加显著抑制了退火时铁素体再结晶的发生。未添加稳定化元素铌的钢中析出... 详细信息

分别冶炼了3种不同铌含量的00Cr12Ni不锈钢,用光学显微镜和透射电镜观察了热轧退火态的显微组织,测量了试验钢的拉伸性能和不同温度的冲击功。试验结果表明:铌的添加显著抑制了退火时铁素体再结晶的发生。未添加稳定化元素铌的钢中析出相为Cr23C6,w(Nb)为0.28%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe3Nb3C,w(Nb)为0.49%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe2Nb,而且其析出相总体积分数明显高于其他2种试验钢。铌的添加提高了试验钢的强度,降低了试验钢的塑性和韧性,w(Nb)为0.49%的试验钢冲击功最低,但其韧脆转变温度也最低。

关键词：金属材料铁素体不锈钢显微组织再结晶冲击韧性

00Cr12Ni不锈钢焊接热影响区的组织及韧性

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东北大学学报（自然科学版） 2010年第10期31卷 1401-1404页

作者：郑淮北叶晓宁江来珠刘振宇东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004 宝山钢铁股份有限公司研究院上海200431

采用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了00Cr12Ni不锈钢不同热输入下的焊接热循环.研究了热模拟试样的组织及冲击韧性.实验结果表明,焊接粗晶区晶粒大小和马氏体的体积分数均随热输入的增加而增加;细晶区组织以马氏体为主,有少量的铁素体... 详细信息

采用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了00Cr12Ni不锈钢不同热输入下的焊接热循环.研究了热模拟试样的组织及冲击韧性.实验结果表明,焊接粗晶区晶粒大小和马氏体的体积分数均随热输入的增加而增加;细晶区组织以马氏体为主,有少量的铁素体,晶粒非常细小;焊接粗晶区试样的室温冲击功随热输入的增加而降低;不同热输入下,细晶区模拟试样均具有优良的冲击韧性;粗晶区冲击试样均为脆性断裂,而细晶区冲击试样均为韧性断裂;为得到组织细小、韧性优良的焊接热影响区,应尽量采用小的热输入规范.

关键词：铁素体不锈钢焊接热输入热影响区显微组织冲击韧性

热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响

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金属热处理 2022年第10期47卷 99-106页

作者：王英虎郑淮北宋令玺刘庭耀成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司四川成都610000 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

使用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜及Phenom Partical X扫描电镜能谱仪研究了热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响。铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状形式沿晶界分布,... 详细信息

使用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜及Phenom Partical X扫描电镜能谱仪研究了热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响。铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状形式沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物。在800~1100℃温度范围内,随着变形量的增加,硫化物的分布密度逐渐增加,平均面积逐渐减小。在800~1000℃温度范围内,随着变形量从10%增加到70%,长宽比≤3的硫化物所占比例逐渐减小,当变形温度为1100℃并且变形量增加到70%时,长宽比≤3的硫化物所占比例又略有增加,硫化物发生熔断或重新形核。在10%~70%变形范围内,硫化物的相对塑性升高,在30%变形量达到峰值后又逐渐降低。在800~1100℃温度范围内,当变形量不变时,硫化物的相对塑性随变形温度的增加而降低。高温大变形更容易得到均匀弥散细小的硫化物。

关键词：热变形工艺易切削不锈钢硫化物长宽比相对塑性

微观组织结构对镍基825合金力学性能和硫化物应力腐蚀开裂的影响

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表面技术 2023年第1期52卷 141-151页

作者：时圳演张言董立谨郑淮北王勤英刘庭耀西南石油大学新能源与材料学院成都610500 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司成都610300

目的揭示微观组织结构对镍基825合金硫化物应力腐蚀开裂的影响规律及机理。方法利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)分析了2种镍基825合金的金相组织、夹杂物种类及等级、晶界类型以及残余应变和晶粒尺寸分... 详细信息

目的揭示微观组织结构对镍基825合金硫化物应力腐蚀开裂的影响规律及机理。方法利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)分析了2种镍基825合金的金相组织、夹杂物种类及等级、晶界类型以及残余应变和晶粒尺寸分布。通过显微维氏硬度计评价了合金的力学性能,同时采用氢微印、动态充氢慢应变速率拉伸试验和三点弯曲试验,评估了合金的氢脆倾向和硫化物应力腐蚀开裂敏感性。结果2种镍基825合金的夹杂物均以B类和D类Ti N为主。2种合金中B类夹杂物均以晶界分布为主,D类夹杂物在合金1#中集中分布,在合金2#中随机分布。合金1#中B类夹杂物等级为0.91,D类夹杂物等级为1.4,合金2#中2种夹杂物等级分别为0.54和1.33。氢微印试验发现氢在合金1#的晶内、晶界处均大面积存在,而在合金2#中则分布稀疏。EBSD发现2种合金均为等轴奥氏体,合金1#晶粒尺寸稍大,晶界以随机大角度晶界为主且存在较高的残余应变集中,而合金2#晶粒细小且尺寸分布更均匀,随机大角度晶界和低Σ界面为其主要晶界类型,残余应变分布均匀。合金1#的硬度为184.67HV,屈服强度为285.30 MPa,而合金2#的硬度和屈服强度分别为207.75HV和300.03 MPa。在动态充氢慢应变速率拉伸试验中,2种合金均出现了氢脆倾向,合金1#的断裂延伸率降低了2.6%,而合金2#只降低了1.6%。三点弯曲试验中合金1#表面发生严重均匀腐蚀,出现了以穿晶为主的宏观裂纹,裂纹萌生部位的基体元素显著降低,在其周围还发现了夹杂物及其脱落留下的微孔,而合金2#表面仍有金属光泽,只有微米级的裂纹萌生于应力集中处。结论大量夹杂物的存在降低了合金1#的屈服强度并导致晶界残余应变集中,同时作为有效氢陷阱增加了镍基825合金硫化物应力腐蚀开裂的敏感性。此外,夹杂物与金属基体之间形成微电偶,促进周围金属阳极溶解,进一步增加了合金的开裂敏感性。

关键词：镍基825合金夹杂物微观组织结构三点弯曲实验硫化物应力腐蚀开裂慢应变速率拉伸

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12%Cr铁素体不锈钢粗晶区组织转变和晶粒长大及析出相分析

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焊接学报 2011年第6期32卷 37-40,114-115页

作者：郑淮北叶晓宁张雪峰江来珠刘振宇王国栋东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110004 宝钢股份研究院上海200431 鞍钢股份有限公司冷轧厂鞍山114021

用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了12%Cr不锈钢焊接热循环加热过程,利用光学显微镜、场发射扫描电镜及透射电子显微镜研究了其组织转变、晶粒长大规律及析出相.结果表明,加热到900℃以上组织大部分转变为奥氏体,冷却到室温转变为马氏体... 详细信息

用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了12%Cr不锈钢焊接热循环加热过程,利用光学显微镜、场发射扫描电镜及透射电子显微镜研究了其组织转变、晶粒长大规律及析出相.结果表明,加热到900℃以上组织大部分转变为奥氏体,冷却到室温转变为马氏体,1 250℃以上奥氏体全部转变为δ铁素体;1 250℃以下晶粒长大缓慢,1 250℃以上,晶粒随峰值温度的提高和保温时间的延长急剧长大.第二相组织的存在有效地抑制了晶粒长大;母材基体中存在大量细小弥散的铌钛复合碳化物.加热到1 350℃以上,这些碳化物迅速溶解到基体中,不能钉扎晶界和抑制晶粒长大.

关键词：铁素体不锈钢焊接热影响区晶粒长大析出相

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2507超级双相不锈钢中σ相的析出行为

金属热处理 2022年第4期47卷 108-115页

作者：白青青张志宏郑淮北王英虎成都先进金属材料产业技术研究院有限公司四川成都610303 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009

利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、电化学工作站等试验及手段,研究了2507(S32750)超级双相不锈钢经700~1000℃时效不同时间后σ相的析出规律及其对冲击性能和腐蚀性能的影响规律。结果表明:σ相析出速度很快,析出量随时效时间的延... 详细信息

利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、电化学工作站等试验及手段,研究了2507(S32750)超级双相不锈钢经700~1000℃时效不同时间后σ相的析出规律及其对冲击性能和腐蚀性能的影响规律。结果表明:σ相析出速度很快,析出量随时效时间的延长先增加后逐步减少,在850~900℃时效后σ相的析出量最大。σ相的析出严重降低材料的冲击及腐蚀性能,建议时效温度不低于950℃。

关键词： 2507超级双相不锈钢 σ相冲击性能腐蚀性能