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30CrMo钢表面脱碳试验

钢铁 2016年第7期51卷 60-64,70页

作者：戴成珂赵刚徐耀文毛新平韩斌蔡珍武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北协同创新中心湖北武汉430081 武汉钢铁(集团)公司研究院湖北武汉430080

在实验室模拟CSP工艺的加热条件,对30Cr Mo钢进行试验,用金相法测量脱碳层厚度,用失重法对30Cr Mo钢的氧化层厚度进行估算,结合氧化烧损研究了加热温度和保温时间对30Cr Mo钢的实际脱碳层厚度的影响规律。结果表明,在试验气氛为（体积分... 详细信息

在实验室模拟CSP工艺的加热条件,对30Cr Mo钢进行试验,用金相法测量脱碳层厚度,用失重法对30Cr Mo钢的氧化层厚度进行估算,结合氧化烧损研究了加热温度和保温时间对30Cr Mo钢的实际脱碳层厚度的影响规律。结果表明,在试验气氛为（体积分数,%）CO216.5、O20.8、H2O13、N269.7,加热温度范围为1 000~1 150℃时,30Cr Mo钢的实际脱碳层厚度随着加热时间的增加而增加,低于1 050℃时,脱碳层厚度随着温度升高而增加,高于1 050℃时,脱碳层由于氧化加剧而减少,1 050℃为脱碳敏感温度。

关键词： 30CrMo 脱碳氧化试验

海洋工程用钢中典型夹杂物诱发局部腐蚀行为研究

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海洋工程用钢中典型夹杂物诱发局部腐蚀行为研究

第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：张弦王宇航韦文追刘静成林吴开明省部共建耐火材料和冶金国家重点实验室湖北省冶金工业过程系统科学重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉科技大学

在富含Cl的环境中,海洋工程用钢极易发生局部腐蚀,由于夹杂物与钢基体界面处存在高密度晶格畸变区和微裂隙,因而成为局部腐蚀萌生的关键性位置。钢中夹杂物的成分、尺寸、密度及形状等因素对钢材的力学性能及耐腐蚀性有着重要的影响。... 详细信息

在富含Cl的环境中,海洋工程用钢极易发生局部腐蚀,由于夹杂物与钢基体界面处存在高密度晶格畸变区和微裂隙,因而成为局部腐蚀萌生的关键性位置。钢中夹杂物的成分、尺寸、密度及形状等因素对钢材的力学性能及耐腐蚀性有着重要的影响。根据夹杂物诱发局部腐蚀能力的差异,可将其分为活性夹杂物和非活性夹杂物。本研究结合第一性原理计算模拟和高灵敏原位测试技术,如扫描电子显微/X射线能谱仪(SEM/EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描振动电极技术(SVET)等,针对海洋工程用钢中夹杂物与腐蚀行为的关联性进行了研究。在活性夹杂物诱发局部腐蚀的过程中,基于夹杂物自身化学性质的差异,可分为两类:(1)自身溶解型夹杂物,如MnS、CaS、REOS等,这一类夹杂物自身化学活性较高,优先溶解后成为局部腐蚀的萌生点;(2)诱发基体溶解型夹杂物,如AlO、TiN、(Zr,Ti,Al)-O、(Ca,Mg,Al)-O,这一类夹杂物不会优先发生溶解,其本身的热膨胀系数、杨氏模量等物理性质与钢基体差异较大,在钢液冷却和轧制过程中夹杂物和基体界面处易产生晶格畸变、微裂隙等缺陷,缺陷位置的钢基体在海洋环境中优先溶解,导致了局部腐蚀的引发。非活性夹杂物自身不发生溶解,热膨胀系数等物理性质与基体相近,夹杂物和基体界面处不易产生缺陷,因此不具备诱发局部腐蚀的能力。稀土元素的添加可以球化细化并改性AlO和(Zr,Ti,Al)-O等夹杂物,使其转化成为活性较高的REOS-REAlO和REOS-REZrO等复合夹杂物,REOS优先溶解引发局部腐蚀,随后点蚀坑内pH值降低,进而导致REAlO和REZrO的进一步溶解。夹杂物完全溶解后,钢表面形成稳定的点蚀坑,局部腐蚀扩散速率降低。钙镁处理同样可以球化并改性AlO夹杂物,使其转化成不同成分的(Ca,Mg,Al)-O-S复合夹杂物,其中CaO/AlO的不同比值界定了活性和非活性夹杂物。活性夹杂物中的CaO·2AlO和CaO·AlO诱发的残余应力大于钢基体的压缩屈服强度,形成的塑性变形区易于诱发局部腐蚀,促进基体溶解并形成微裂隙,随后裂隙内部的自催化酸化反应促进了局部腐蚀的扩展。

关键词：海洋工程用钢活性夹杂物非活性夹杂物局部腐蚀残余应力

海洋环境下珠光体对耐候钢腐蚀行为的影响机理

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海洋环境下珠光体对耐候钢腐蚀行为的影响机理

2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会

作者：王智慧张弦刘静成林吴开明耐火材料和冶金国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉科技大学湖北省冶金工业过程系统科学重点实验室

耐候钢中添加了很多合金元素,在腐蚀性环境下利于生成稳定致密的腐蚀产物膜,从而对基体起到保护作用,比普通碳钢相比有着优良的耐腐蚀性能,被广泛用于沿海地区的跨海大桥、跨海公路的结构中。耐候钢的力学性能与耐腐蚀性能受到成分和微... 详细信息

耐候钢中添加了很多合金元素,在腐蚀性环境下利于生成稳定致密的腐蚀产物膜,从而对基体起到保护作用,比普通碳钢相比有着优良的耐腐蚀性能,被广泛用于沿海地区的跨海大桥、跨海公路的结构中。耐候钢的力学性能与耐腐蚀性能受到成分和微观组织的而影响,其中最常见的是铁素体+珠光体组织。本研究选择了Q370qD和Q370qE两种耐候桥梁钢,结合金相显微镜,电子扫描显微镜/能谱分析仪(SEM/EDS),x射线衍射仪(XRD)及电化学工作站等高灵敏先进仪器,首先研究了珠光体含量及分布对局部腐蚀的影响作用,进而分析两种钢的腐蚀电流密度,并在中性盐雾箱中模拟海洋大气环境,研究钢表面腐蚀产物的发展,最终比较Q370qD和Q370qE桥梁钢的耐腐蚀性能,并推导出不同腐蚀行为机理模型。主要研究结果表明:Q370qD和Q370qE钢的微观组织是珠光体+铁素体,其中Q370qE钢中的珠光体呈现带状分布且珠光体含量更高。初期腐蚀结果表明在0.5%NaCl薄液膜下两种钢均出现一个圆形腐蚀影响区域,随着腐蚀时间的延长,Q370qE钢的腐蚀影响区域扩展速度明显比Q370qD钢的快。腐蚀10min后,珠光体开始溶解,呈现层状结构,腐蚀60min后,珠光体中的层状渗碳体开始溶解。动电位极化测试结果表明Q370qD的腐蚀电流密度较Q370qE的要低,腐蚀电位较Q370qE高,说明Q370qD在0.5%NaCl溶液中腐蚀速率较小。交流阻抗结果表明Q370qD钢的电荷转移电阻更大。采用失重法、SEM、XRD手段研究Q370qD和Q370qE两种桥梁钢种在中性盐雾箱中模拟海洋大气环境下的加速腐蚀行为,结果表明随着腐蚀周期的延长,腐蚀速率逐渐下降并趋于平缓,而且Q370qE的腐蚀速率均比Q370qD的要高。Q370qD和Q370qE两种桥梁钢种锈层的腐蚀产物类型基本相同,主要是由α-FeOOH、γ-FeOOH、FeO、α-FeO组成。在海洋大气环境中,结合初期腐蚀试验结果可以看出珠光体是由层状渗碳体和铁素体构成,其中渗碳体和铁素体之间可以形成微腐蚀电池,铁素体作为阳极会优先发生溶解。由于Q370qE钢中的珠光体含量更高且呈带状分布,更有利于构建更多的长距离的微腐蚀电池从而加速局部腐蚀的扩展。随着腐蚀反应的进行,腐蚀产物开始在珠光体相上堆积,进而逐渐均匀分布在整个样品表面上。在长期腐蚀后,Q370qD比Q370qE能形成更加致密的锈层保护结构,可以推断Q370qD具有更优异的耐腐蚀性能。

关键词：耐候钢海洋环境珠光体局部腐蚀中性盐雾

纳米贝氏体钢残奥细化及其力学性能调控研究进展

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材料热处理学报 2021年第1期42卷 1-13页

作者：尹朝朝胡锋郑花周雯吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心国际钢铁研究院湖北武汉430081 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司广东佛山528000

纳米贝氏体钢作为新型超高强度钢,因其具备良好的强塑性能匹配,吸引着广大专家学者研究其力学性能调控机制。本文介绍了纳米贝氏体钢中残留奥氏体的形态及其TRIP效应,概述了加速贝氏体转变的多种调控手段,如合金元素、等温贝氏体转变温... 详细信息

纳米贝氏体钢作为新型超高强度钢,因其具备良好的强塑性能匹配,吸引着广大专家学者研究其力学性能调控机制。本文介绍了纳米贝氏体钢中残留奥氏体的形态及其TRIP效应,概述了加速贝氏体转变的多种调控手段,如合金元素、等温贝氏体转变温度、奥氏体化温度以及预马氏体相变等,及其对残留奥氏体的尺寸、形状和体积分数的影响;同时对多步转变和其他一些细化残留奥氏体尺寸的方法做了介绍,力争为高强度纳米贝氏体钢的研发提供理论支持。

关键词：合金设计热处理多步相变残留奥氏体纳米贝氏体

海洋工程用钢中活性/非活性夹杂物与局部腐蚀行为的关联性研究

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海洋工程用钢中活性/非活性夹杂物与局部腐蚀行为的关联性研究

2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会

作者：张弦王宇航韦文追刘静成林吴开明耐火材料和冶金国家重点实验室湖北省冶金工业过程系统科学重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉科技大学

海洋工程用钢具有良好的机械性能和抗腐蚀能力,但由于脱氧工艺不同且合金成分体系存在差异,钢材内部形成了不同类型的非金属夹杂物。钢中夹杂物与钢基体的物理化学性质和电化学性能存在较大差异,在严酷的海洋服役环境中极易引发局部腐... 详细信息

海洋工程用钢具有良好的机械性能和抗腐蚀能力,但由于脱氧工艺不同且合金成分体系存在差异,钢材内部形成了不同类型的非金属夹杂物。钢中夹杂物与钢基体的物理化学性质和电化学性能存在较大差异,在严酷的海洋服役环境中极易引发局部腐蚀。根据夹杂物诱发局部腐蚀能力的差异,可将其分为活性夹杂物和非活性夹杂物。在活性夹杂物诱发局部腐蚀的过程中,基于夹杂物自身化学性质的差异,可分为两类:(1)自身溶解型夹杂物,如MnS、CaS、REOS;(2)诱发基体溶解型夹杂物,如AlO、TiN、(Zr,Ti,Al)-O、(Ca,Mg,Al)-O。第一类活性夹杂物自身化学活性较高,优先溶解后成为局部腐蚀的萌生点。第二类活性夹杂物不会优先发生溶解,其本身的热膨胀系数、杨氏模量等物理性质与钢基体差异较大,在钢液冷却和轧制过程中夹杂物和基体界面处易产生晶格畸变、微裂隙等缺陷,缺陷位置的钢基体在海洋环境中优先溶解,导致了局部腐蚀的引发。非活性夹杂物的组成一般与第二类活性夹杂物相似,自身不发生溶解,但热膨胀系数等物理性质与基体相近,夹杂物和基体界面处不易产生缺陷,因此不具备诱发局部腐蚀的能力。本研究结合第一性原理计算模拟和高灵敏原位测试技术,如扫描电子显微/X射线能谱仪(SEM/EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描振动电极技术(SVET)等,针对海洋工程用钢中不同类型的活性/非活性夹杂物诱发局部腐蚀的行为进行了研究。实验结果表明:稀土元素的添加可以球化细化并改性AlO和(Zr,Ti,Al)-O等夹杂物,使其转化成为活性较高的REOS-REAlO和REOS-REZrO等复合夹杂物,REOS优先溶解引发局部腐蚀,随后点蚀坑内pH值降低,进而导致REAlO和REZrO的进一步溶解。夹杂物完全溶解后,钢表面形成稳定的点蚀坑,局部腐蚀扩散速率降低。钙镁处理同样可以球化并改性AlO夹杂物,使其转化成不同成分的(Ca,Mg,Al)-O-Sy复合夹杂物,其中锡酸酸钙组分中不同的CaO/AlO比值界定了活性和非活性夹杂物。活性夹杂物中的CaO·2AlO和CaO·AlO在夹杂物与基体界面处诱发的残余应力大于钢基体的压缩屈服强度,形成的塑性变形区易于诱发局部腐蚀,促进基体溶解并形成微裂隙,随后裂隙内部的自催化酸化反应促进了局部腐蚀的扩展。基于以上研究,初步建立了海洋工程用钢中活性/非活性夹杂物的鉴定标准:利用残余应力计算模型,计算不溶解型夹杂物在夹杂物与基体界面处诱发的残余应力值。如果大于钢材的压缩屈服强度,则认为是活性夹杂物;如果小于钢材的压缩屈服强度,则认为是非活性夹杂物。

关键词：海洋工程用钢活性夹杂物非活性夹杂物局部腐蚀残余应力

海洋环境下桥梁钢的微观结构及耐腐蚀性能研究

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海洋环境下桥梁钢的微观结构及耐腐蚀性能研究

第十届全国腐蚀大会

桥梁钢具有高强韧性、良好的焊接性等优良特点,广泛应用于我国的桥梁建筑行业,对于分布在沿海地区的跨海大桥、跨海公路的桥梁,钢结构在桥梁支撑和稳定中起着重要作用,然而海洋环境中存在着大量的腐蚀性离子,对钢结构的稳定性以及使用...

桥梁钢具有高强韧性、良好的焊接性等优良特点,广泛应用于我国的桥梁建筑行业,对于分布在沿海地区的跨海大桥、跨海公路的桥梁,钢结构在桥梁支撑和稳定中起着重要作用,然而海洋环境中存在着大量的腐蚀性离子,对钢结构的稳定性以及使用年限都产生了影响,因此,对海洋环境下使用的桥梁钢在耐蚀性上提出了更高的要求。

关键词：

海洋环境下EH36钢中活性/非活性(Ca,Mg,Al)-Ox-Sy夹杂物诱发局部腐蚀机理

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海洋环境下EH36钢中活性/非活性(Ca,Mg,Al)-Ox-Sy夹杂物诱发局部...

2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会

作者：王宇航张弦成林刘静侯廷平吴开明耐火材料和冶金国家重点实验室湖北省冶金工业过程系统科学重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心武汉科技大学

EH36钢具有良好的冲击韧性、抗拉强度、可焊接性和疲劳强度,广泛用于制造极地破冰船、油轮以及搭建极地海洋平台。在富含Cl-,SO等侵蚀性离子的海洋环境中,钢材极易发生局部腐蚀,而钢中夹杂物在局部腐蚀萌生过程中起重要作用。本文选用...

EH36钢具有良好的冲击韧性、抗拉强度、可焊接性和疲劳强度,广泛用于制造极地破冰船、油轮以及搭建极地海洋平台。在富含Cl-,SO等侵蚀性离子的海洋环境中,钢材极易发生局部腐蚀,而钢中夹杂物在局部腐蚀萌生过程中起重要作用。本文选用的试验材料为铝脱氧EH36钢,首先利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS),并结合浸泡试验对钢中夹杂物诱发局部腐蚀的过程进行了研究,按夹杂物诱发局部腐蚀的能力对夹杂物进行分类;然后利用残余应力计算模型对活性/非活性夹杂物与钢基体界面处的残余应力分布进行模拟,结合电子背散射衍射(EBSD)研究了活性/非活性夹杂物对周围的钢基体产生的影响;随后利用微区电化学系统对夹杂物诱发局部腐蚀过程中腐蚀电流密度的变化进行监测,使用拉曼光谱仪对局部腐蚀区域中阳极产物和阴极产物进行分析;最终推导出活性夹杂物诱发局部腐蚀的机理模型。主要研究结果表明:钢中复合夹杂物由CaS,MgO·AlO尖晶石和铝酸钙三种成分组成,按其诱发局部腐蚀的能力可分为活性夹杂物和非活性夹杂物;对浸泡试验中活性/非活性夹杂物的成分进行统计分析,发现活性夹杂物中铝酸钙组分的CaO/Al2O比值主要集中于0.5-1.2,主要为CaO·2AlO和CaO·AlO,而非活性夹杂物中铝酸钙组分的CaO/AlO比值大于1.3,主要为3CaO·AlO;利用EBSD对夹杂物周围基体进行表征,发现活性夹杂物塑性变形区域面积显著大于非活性夹杂物周围的变形区面积;对比三种成分的铝酸钙和基体界面处的残余应力值发现,CaO·2AlO和CaO·AlO诱发的残余应力值大于钢板的压缩屈服强度,而3CaO·AlO诱发的残余应力值则小于钢板的压缩屈服强度,这表明活性夹杂物中的铝酸钙组分易引发界面处基体中的塑性变形;4h腐蚀后阳极区域腐蚀产物中发现Cu S元素的富集,阴极区域则为Fe、O元素,经拉曼光谱分析发现阳极腐蚀产物主要为CuS,阴极腐蚀产物主要为FeO,Fe3O。在含氯离子溶液环境中,氯离子优先吸附于活性夹杂物周围的钢基体塑性变形区域,并促进电化学活性较高的塑性变形基体发生溶解,在夹杂物和基体之间形成微裂隙。由于溶液中氧气难以向微裂隙内部扩散,裂隙内阴极反应受到抑制,引发阳离子的富集及水解,形成酸性溶液环境,诱发夹杂物和钢基体的溶解。随着钢基体的进一步溶解,裂隙上方被腐蚀产物覆盖,形成闭塞环境,内部的自催化酸化反应将进一步降低溶液pH值,促进局部腐蚀的扩展。而非活性夹杂物周围的钢基体并未发生塑性变形,界面处基体在腐蚀过程中不会优先发生溶解,这使得活性夹杂物和非活性夹杂物诱发局部腐蚀的能力存在显著差异。

关键词：

微量稀土元素对奥氏体不锈钢耐海水点蚀性能的影响

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钢铁研究学报 2024年第11期36卷 1471-1483页

作者：于盼盼王智慧程石黄磊黄学忠吴开明武汉科技大学国际钢铁研究院、高性能钢铁材料及应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 广西北港新材料有限公司广西特钢新材料重点实验室广西北海536000

采用电化学阻抗谱和动电位极化等方法研究了微量稀土元素对奥氏体不锈钢在质量分数为3.5%的NaCl溶液中耐点蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)等技术对夹杂物形貌和成分组成进行了表征。未添加稀土的不锈... 详细信息

采用电化学阻抗谱和动电位极化等方法研究了微量稀土元素对奥氏体不锈钢在质量分数为3.5%的NaCl溶液中耐点蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)等技术对夹杂物形貌和成分组成进行了表征。未添加稀土的不锈钢的夹杂物主要为(Al, Mg, Si)-O_x的复合夹杂物;添加质量分数为0.003 5%的微量稀土后夹杂物改性为含稀土类复合夹杂物。电化学测试结果表明,稀土微处理钢的点蚀电位增大,有助于提高材料的耐点蚀性;Mott-Schottky测量结果也表明,奥氏体不锈钢钝化膜致密性增强,载流子浓度下降,钝化膜呈n型半导体,耐蚀性增加。稀土微处理奥氏体不锈钢耐海水点蚀性能的提高主要是因为形成的稀土复合硫氧化物降低了夹杂物的腐蚀活性。

关键词：奥氏体不锈钢微量稀土耐点蚀性钝化膜夹杂物

含Mg夹杂物对低合金高强度钢CGHAZ韧性的影响

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钢铁研究学报 2021年第12期33卷 1278-1288页

作者：吉梅锋胡锋张莉芹吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心国际钢铁研究院湖北武汉430081 武汉科技大学理学院湖北武汉430081

采用Ca、Mg处理工艺研究不同夹杂物粒子对200 kJ/cm大线能量焊接低合金高强度钢CGHAZ冲击韧性的影响,对各个试样CGHAZ的显微组织,晶粒尺寸和冲击功进行观察和分析。试验结果表明,在低合金高强度钢CGHAZ中,Mg处理钢的冲击性能明显高于Ca... 详细信息

采用Ca、Mg处理工艺研究不同夹杂物粒子对200 kJ/cm大线能量焊接低合金高强度钢CGHAZ冲击韧性的影响,对各个试样CGHAZ的显微组织,晶粒尺寸和冲击功进行观察和分析。试验结果表明,在低合金高强度钢CGHAZ中,Mg处理钢的冲击性能明显高于Ca处理钢,主要原因是含Mg夹杂物粒子析出能力比含Ca夹杂物粒子强,在焊接过程中,含Mg夹杂物粒子对CGHAZ组织的钉扎作用更加显著;同时提高针状铁素体的含量,延长裂纹扩展路径,提高断裂时吸收的能量,使样品韧性得到提升。

关键词：大线能量焊接夹杂物焊接热影响粗晶区冲击韧性