利用扫描电镜、透射电子显微镜和X射线能谱仪对高铬合金钢板的冲击断口和组织的观察,观察不同条件下高铬合金钢板中夹杂物的形貌、尺寸和成分变化,研究了工艺制度对高铬合金钢板组织和性能的影响及低屈强比的微观机理。
在相同的轧制工艺下,高铬合金钢板随着空冷弛豫时间延长,轧后采用前段空冷+后段快冷的'两段式冷却'工艺所得显微组织为先共析铁素体、针状铁素体、少量贝氏体和M/A岛。弛豫终止温度是影响铁索体体积含量和晶粒大小的决定因素,组织中软硬相匹配良好,屈强比为0.76,轧后弛豫+控制冷却的工艺可以获得铁素体+贝氏体双相组织。随着超快冷终止温度的降低,高铬钢板的强度和屈强比均呈升高趋势,而超快冷+空冷+快冷的'三段式冷却'工艺获得针状铁素体、贝氏体和M/A岛混合组织,先共析铁素体的量和析出物的量都逐渐增多。
研究高铬耐磨钢板经不同变形量(45%~75%)半固态锻造后的热稳定性能,研究了变形对过程中析出晶粒尺寸和形态,分析变形量对合金热稳定性能的影响。
在等温热处理过程中,变形量改变高铬耐磨钢板中析出相的形态及晶粒尺寸,使合金具有不同的热稳定性能,随着温度的降低:合金的固相率增大,合金晶粒粗大,Ti2Cu相呈长条状分布于晶界,高的强度取决于析出相强化作用。随着保温时间的延长,晶粒明显长大,晶粒形态趋于圆整,从630℃开始凝固到585℃合金固相率升到67%,呈非线性变化,非平衡凝固时在晶内产生的共晶组织,以及在随后的合并长大过程中晶粒所包裹的液相。随变形量的增加,高铬耐磨钢板的强度呈先降低后升高的趋势,间接超声振动处理20 s即可获得明显的非枝晶初晶颗粒,初生α-Al颗粒在机械搅拌的作用下变得圆整。随着变形温度的升高,高铬耐磨板晶粒细化,颗粒粒度趋于减小,分布分布趋于均匀、一致,与温度之间同样呈非线性变化,可获得晶粒形状系数为0.6、平均晶粒直径为70μm。随着半固态锻造温度的升高,合金力学性能下降,Ti2Cu相呈颗粒状或短棒状弥散分布,产生细晶强化,在熔体内部有明显的声流效应、空化效应以及热效应。
采用国际通用有限元分析软件ANSYS10.0,对(304+16MnR)不锈钢复合钢板压力容器的焊缝处进行了高温蠕变模拟,其结果与同类实验和理论研究吻合。经数值分析结果表明:复合钢板压力容器焊缝的蠕变程度较母材严重、复层比基层严重,其中蠕变最严重的是焊缝复层热影响区,其次是焊缝过渡层界面。另外,t=0时刻,整个焊缝(复层、基层、过渡层)的蠕变应力与薄膜应力σz大致相等,进入蠕变一阶段,复层的蠕变应力是逐渐增加,基层的蠕变应力是逐渐减小的,最后趋于稳定,蠕变应力出现在焊缝复层热影响区。