2205DSS热处理开题报告
- 格式:docx
- 大小:94.64 KB
- 文档页数:14
热模拟2205DSS焊接HAZ的点蚀实验研究张建勋;李庆琰;李为卫;张田宏;刘亚旭【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2006(000)008【摘要】采用热模拟法模拟焊接热过程,研究了2205双相不锈钢(DSS)的模拟焊接粗晶区的耐点蚀性能和金相组织的关系,探讨了冷却时间t8/5对模拟热影响区(HAZ)组织与点蚀性能的影响.结果表明:冷却时间t8/5对组织及点蚀性能有较大的影响,随冷却时间t8/5的增加,铁素体含量减少,奥氏体含量增加,模拟HAZ的点蚀率和点蚀相对面积降低,但仍大于母材,而最大点蚀深度增大,但低于母材.当冷却时间t8/5为100s左右时,模拟HAZ的抗点蚀性能接近母材的抗点蚀性能.【总页数】5页(P28-32)【作者】张建勋;李庆琰;李为卫;张田宏;刘亚旭【作者单位】西安交通大学,金属材料强度国家重点实验室,西安710049;西安交通大学,金属材料强度国家重点实验室,西安710049;中国石油天然气集团公司,石油管力学和环境行为重点实验室,西安710065;洛阳船舶材料研究所,洛阳471039;中国石油天然气集团公司,石油管力学和环境行为重点实验室,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TG4【相关文献】1.Gleeble焊接热模拟HAZ编程及应用 [J], 刘俊松2.ZGOCr13Ni5Mo马氏体不锈钢模拟焊接HAZ组织与性能 [J], 周世锋;王昱成;李向阳;周宝金;李滨;李伟东3.130°C热网循环水中316L和317L不锈钢换热板点蚀临界条件实验研究 [J], 肖海刚;王明生;黄万启;张洪博;温凯4.模拟焊接HAZ高温塑性功与再热裂纹敏感性 [J], 姚寿山;朱燕萍;陆皓5.2205双相不锈钢模拟焊接HAZ组织与性能 [J], 张建勋;李庆琰;李为卫;张田宏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
2205双相不锈钢热处理工艺2205双相不锈钢热处理工艺一、引言2205双相不锈钢是一种具有优异耐蚀性和良好机械性能的材料。
为了进一步提高其性能,热处理工艺在制造过程中起着重要的作用。
本文将详细介绍2205双相不锈钢热处理工艺。
二、热处理的目的热处理是通过控制材料的加热和冷却过程,改变其组织和性能。
针对2205双相不锈钢,热处理的目的主要有以下几点:1.提高材料的硬度和强度;2.改善材料的耐腐蚀性;3.调整材料的组织,使其具备良好的韧性。
三、热处理方法热处理方法是指将材料加热到一定温度,保持一段时间后进行冷却的过程。
针对2205双相不锈钢,常用的热处理方法有以下几种:1. 固溶处理固溶处理是将材料加热到固溶温度,使固态溶解后冷却。
固溶处理能够提高材料的硬度和强度,使奥氏体和铁素体达到均匀分布。
2. 淬火处理淬火处理是将加热到固溶温度的材料迅速冷却。
淬火处理能够提高材料的硬度和强度,但会降低材料的韧性。
3. 固溶处理 + 冷镇淬火固溶处理后,通过冷镇淬火来增加材料的硬度和强度,并保持一定的韧性。
四、热处理参数的选择热处理参数的选择对于2205双相不锈钢的性能影响重大。
以下是一些常用的热处理参数选择建议:1.加热温度:一般选择在摄氏度之间,以保证奥氏体和铁素体达到均匀分布。
2.保温时间:取决于材料的厚度和要求的组织性能,一般在30分钟至2小时之间。
3.冷却速率:冷却速率越快,材料的硬度和强度越高,但韧性会降低。
冷却介质选择时,要考虑到工艺要求和材料的成本。
五、热处理后的性能与应用经过适当的热处理后,2205双相不锈钢具备较高的硬度、强度和耐腐蚀性,适用于各种要求高强度和耐腐蚀性的场合。
例如在化工、海洋工程和石油钻采业等领域得到广泛应用。
六、结论热处理工艺对于提高2205双相不锈钢的性能至关重要。
固溶处理、淬火处理以及固溶处理加冷镇淬火等方法,能够显著提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性。
在选择热处理参数时,需要考虑到材料的要求和工艺的可行性。
2205双相不锈钢氢脆行为研究的开题报告
【题目】2205双相不锈钢氢脆行为研究
【背景】
2205双相不锈钢具有优异的耐蚀性、高强度、优良的可焊性和优异的低温韧性,被广泛应用于海洋工程、化工、石油、天然气、航空航天等领域。
然而,在一些特定
条件下,2205双相不锈钢会出现氢脆现象,降低其力学性能,导致组件失效。
因此,对于2205双相不锈钢氢脆行为的研究具有重要意义,其中氢脆机理及其影响因素是关键。
【研究目的】
本研究的目的是探究2205双相不锈钢的氢脆行为,包括其氢脆机理、影响因素、检测方法等,并提出相应的改善措施,保证其在使用过程中的安全可靠性。
【研究内容】
1. 2205双相不锈钢氢脆机理分析
2. 2205双相不锈钢氢脆影响因素的研究
3. 几种2205双相不锈钢氢脆检测方法的对比研究
4. 2205双相不锈钢氢脆的改善措施研究
【研究方法】
1. 氢脆机理分析:通过实验、理论分析等方法分析2205双相不锈钢氢脆的机理。
2. 氢脆影响因素研究:通过调整处理条件、添加成分、控制腐蚀环境等方法研究2205双相不锈钢氢脆的影响因素;
3. 氢脆检测方法对比研究:比较几种2205双相不锈钢氢脆检测方法的优缺点,选择合适的检测方法;
4. 改善措施研究:通过添加合适的合金元素、表面处理等方法改善2205双相不锈钢的氢脆性能。
【预期结果】
通过本研究对2205双相不锈钢氢脆行为的深入研究,可以得出氢脆机理、影响因素和检测方法等方面的结论,提出改善措施,保证2205双相不锈钢在使用过程中的安全可靠性。
热处理开题报告范文热处理开题报告范文一、引言热处理是一种广泛应用于金属材料加工中的技术,通过控制材料的加热和冷却过程,改善其力学性能和耐热性。
本文旨在探讨热处理技术的原理、方法以及在工业生产中的应用,以期为相关领域的研究提供参考和指导。
二、热处理的原理热处理是通过改变材料的晶体结构和组织来改善其性能。
在加热过程中,材料的晶体结构会发生相变,从而改变其力学性能。
冷却过程中,晶体结构会重新排列,形成新的组织结构。
这种相变和组织重排的过程,决定了材料的硬度、强度、韧性等性能。
三、热处理的方法1. 淬火淬火是一种常用的热处理方法,通过迅速冷却材料,使其形成马氏体结构,从而提高其硬度和强度。
淬火过程中,材料的温度迅速降低,晶体结构无法重新排列,形成了一种相对较硬的组织结构。
2. 回火回火是一种通过加热材料来减轻淬火过程中产生的内应力和脆性的方法。
在回火过程中,材料的温度逐渐升高,晶体结构开始重新排列,形成一种相对较韧的组织结构。
回火可以使材料的硬度和强度适度降低,提高其韧性。
3. 热处理联合热处理联合是一种将淬火和回火结合起来的方法,通过控制加热和冷却过程的参数,调节材料的力学性能。
热处理联合可以根据需要调整材料的硬度、强度和韧性,以满足不同工业生产的需求。
四、热处理的应用1. 汽车制造热处理在汽车制造中起着重要作用。
例如,发动机的曲轴、连杆等关键零部件经过热处理后,可以提高其强度和耐磨性,从而提高发动机的性能和寿命。
2. 机械制造热处理在机械制造领域中广泛应用。
例如,刀具、齿轮等零部件经过热处理后,可以提高其硬度和耐磨性,延长使用寿命。
同时,热处理还可以改善材料的韧性,提高零部件的抗冲击性能。
3. 金属材料加工热处理在金属材料加工中也有重要应用。
例如,钢材经过热处理后,可以提高其强度和塑性,改善其可加工性。
这对于一些需要进行复杂加工的零部件来说,尤为重要。
五、结论热处理作为一种重要的金属材料加工技术,对于改善材料的力学性能和耐热性具有重要意义。
2205铸件热处理温度摘要:1.铸件热处理的概念与目的2.2205铸件的热处理特点3.2205铸件的热处理工艺流程4.2205铸件热处理温度的选择与影响5.提高2205铸件热处理质量的策略6.总结正文:一、铸件热处理的概念与目的铸件热处理是指在铸件制造过程中,通过加热、保温、冷却等工艺措施,改变铸件的显微组织,提高铸件的机械性能和耐腐蚀性能。
目的是消除铸造应力,提高铸件的韧性和耐磨性。
二、2205铸件的热处理特点2205铸件是一种不锈钢铸件,具有较好的耐腐蚀性能和力学性能。
由于2205铸件的成分特殊,其在热处理过程中具有以下特点:1.加热速度对2205铸件的氧化和脱碳敏感。
2.冷却速度对2205铸件的组织转变有显著影响。
3.热处理过程中,2205铸件易产生热应力,需控制热处理温度和冷却速度。
三、2205铸件的热处理工艺流程2205铸件的热处理工艺流程一般包括以下几个步骤:1.预热:将铸件加热至Ac1或Ac3以上一定的温度,以消除铸造应力。
2.加热:将铸件加热至规定的热处理温度,如1000-1100℃。
3.保温:在热处理温度下保持一段时间,以使铸件内外部组织均匀转变。
4.冷却:按照规定的冷却曲线将铸件冷却至室温,以获得理想的组织形态。
四、2205铸件热处理温度的选择与影响2205铸件热处理温度的选择应根据铸件的尺寸、形状、性能要求等因素综合考虑。
合适的热处理温度可以有效提高铸件的性能,反之则可能导致性能恶化。
热处理温度对2205铸件性能的影响主要表现在以下几个方面:1.温度过高或过低,均会导致2205铸件的硬度不足。
2.温度控制不当,容易产生过热、过烧等缺陷。
3.保温时间不足或过长,会影响2205铸件的组织转变和性能。
五、提高2205铸件热处理质量的策略1.严格控制热处理工艺参数,如加热温度、保温时间、冷却速度等。
2.采用恰当的热处理设备,确保铸件加热和冷却的均匀性。
3.加强热处理过程中的监测,及时调整工艺参数。
2205双相不锈钢的研制2205双相不锈钢是一种低镍、低钼、高氮双相不锈钢,其相比例大概在1:1左右,相比较其他节约型双相不锈钢相平衡较好,力学性能高,室温屈服强是304的2倍左右,耐点蚀性能与普通奥氏体不锈钢304和316L合金相当,在中等腐蚀环境中如石化、造船、建筑、净化水、化工等诸多领域得到较广泛的应用。
但其热加工塑性较差,热加工时在表面及边部易产生裂纹,严重影响了其板面质量。
据一些研究者指出,双相不锈钢的热塑性主要与双相不锈钢的纯净度、Creq/Nieq当量比、相界结合力、组织成分、加热制度、轧制工艺等有关系,通过精确控制这些因素可以生产出质量较好的2205双相不锈钢板材。
1.2205双相不锈钢工艺控制流程工艺流程控制东方特钢2205双相不锈钢生产工艺为:电炉→AOD→LF→连铸→加热→热轧→退火处理→酸洗→包装。
在初研制2205双相不锈钢板卷时边部边裂严重、表面质量差,严重影响了板卷的表面质量和成材率。
通过严格控制冶金成分、Creq/Nieq当量比、微合金元素含量、内部质量、铸坯组织、合理的热加工工艺及退火工艺制度,成功研制出了2205双相不锈钢板卷,表1是2205双相不锈钢主要化学成分。
2. 影响2205双相不锈钢热加工性能的因素2.1严格控制2205双相不锈钢内部质量据很多国内外研究表明严格控制双相不锈钢内部质量有利于热加性能的改善,双相不锈钢内部夹杂主要与硫、氧有关,这两种元素主要以低熔点MnS和Al2O3复合夹杂物存在,由于这些夹杂物的存在导致热加工塑性较差,加工时易在杂质的周围形成应力集中点,进而对2205双相不锈钢的热加工塑性产生不利影响,当硫的含量大于30ppm、氧大于50ppm时双相不锈钢的热加工性能较差,边部及表面易产生裂纹,经工艺改进可以把硫含量控制在10ppm以下,而氧可以控制在30ppm以下。
通过添加稀土、钙和硼元素来提高2205双相不锈钢的热加工塑性,稀土、钙主要和O及S形成CaO和Ce2O3,CaS ,CeS 及LaS 等物质,来提高钢的纯净度、净化晶界、改性杂质、改善杂质的分布、细化组织进而来提高2205双相不锈钢的热加工塑性。
毕业论文声明本人郑重声明:1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。
除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。
对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。
本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。
3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。
4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。
论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。
学位论文作者(签名):年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。
本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。
同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。
本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。
如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。
本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。
本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
毕业论文(设计)开题报告钢热处理工艺研究学院 20XX 届毕业论文(设计)开题报告(学生用表)系(部):化学化工系专业:冶金工程班级:课题名称 CrWMn 钢热处理工艺研究指导教师学生刘长洋学号一、课题的及研究意义 CrWMn 是应用较为广泛的冷作模具钢,被誉为“不变形钢”。
因为 CrWMn 钢具有高淬透性并且与元素钨形成碳化物,因此拥有在淬火和低温回火后具有比铬钢和 9SiCr 钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。
此外,钨还有助于保存细小晶粒,从而使钢获得较好的韧性等优点。
CrWMn 钢常用来制造在工作时切削刃口不剧烈变热的工具和淬火时要求不变形的量具和刃具,例如制作刀、长丝锥、长铰刀、专用铣刀、板牙和其他类型的专用工具,以及切削软的非金属材料的刀具。
同时CrWMn 形成网状碳化物比拟敏感,韧性较差,抗冲击能力差,严重影响冲料刀片使用寿命,为了防止材料在使用中断裂、磨损,需要改善材料。
二、国内外的研究开展背景国内外对于 CrWMn 钢有着较为广泛的研究。
除了在钢材化学成分上进行合理的配比化外, 相应在冶炼、浇注、热、热处理上还要采用一定的新的生产工艺技术。
为此,热处理协会成立了剩余奥氏体专题研究小组,重点研究剩余奥氏体的实用性,测定方法及剩余奥氏体的控制。
李威,李宏宇.采用低温短时淬火法提高 CrWMn 模具使用寿命。
发现经不同热处理工艺后对性能有影响,本文针对试图优化热处理工艺来进一步提高材料性能。
三、研究目的及内容目的:通过热处理工艺的改良来进一步提高材料的使用性能。
研究内容:经普通淬火+低温回火对 CrWMn 钢热处理后性能及显微影响。
经分级淬火+低温回火对 CrWMn 钢热处理后性能及显微影响。
经等温淬火+低温回火对 CrWMn 钢热处理后性能及显微影响。
实验流程:下料热处理微观(金相显微镜和扫描显微镜)力学性能(洛氏硬度计和拉伸机)四、本课题研究方法及进度安排方法:金相显微镜与扫描电镜观察试样,洛氏硬度计与拉伸机测试试样力学性能。
2205铸件热处理温度铸件热处理温度是铸造工艺中的一个重要环节。
它可以对铸件的物理性能、力学性能、化学性能等进行调控和改善,从而增强铸件的强度、韧性和耐热性能。
本文将从热处理温度的选择、调控和影响等方面进行详细探讨,希望能对读者了解和应用铸件热处理温度提供参考。
首先,什么是铸件热处理温度?铸件热处理温度是指对铸件进行加热或冷却的过程中所达到的温度。
一般情况下,铸件的热处理温度是通过烘烤炉、淬火炉、回火炉等设备来实现的。
不同材料的铸件需要不同的热处理温度,因此在选择热处理温度时需要根据铸件的具体要求和应用场景进行调整。
其次,如何选择铸件热处理温度?铸件热处理温度的选择涉及到多个因素,包括材料的种类、形状和尺寸等。
在选择热处理温度时,首先要考虑材料的熔化温度和固溶温度。
如果温度过高,可能会导致材料的烧结、熔融或变形等问题;如果温度过低,可能会导致材料的组织结构不均匀或者无法达到预期的强度和韧性。
其次,要考虑铸件的形状和尺寸。
通常情况下,大型和复杂形状的铸件需要较高的热处理温度,以保证整体热处理效果的一致性和稳定性。
最后,还要考虑材料的应用要求。
不同的应用领域对铸件的性能要求不同,因此选择合适的热处理温度可以使铸件的性能得到最大限度的提升。
然后,如何调控铸件热处理温度?铸件热处理温度的调控需要依靠热处理设备和工艺控制系统。
在选择热处理设备时,需要考虑温度范围、加热速度、保温时间等因素。
加热速度和保温时间的选择要根据热处理温度和铸件的尺寸进行调整,以确保材料的组织结构能够达到预期的要求。
在工艺控制方面,需要进行温度测量和监控,以及调整加热功率和冷却速率等参数,以实现对热处理温度的精确控制。
最后,铸件热处理温度对铸件性能的影响是怎样的?铸件热处理温度的选择和调控直接影响着铸件的物理性能、力学性能和化学性能等方面。
首先是物理性能方面,较高的热处理温度可以使铸件的晶粒长大,形成更加致密的组织结构,从而提高材料的密度和导热性能。
目录1文献综述 (2)1.1双相不锈钢的发展 (2)1.1.1双相不锈钢的发展历史 (2)1.1.2中国双相不锈钢的发展 (3)1.2双相不锈钢的分类及使用要求 (4)2课题背景及开展研究的意义 (5)2.1课题背景 (5)2.2开展研究的意义 (7)3 研究内容、预期目标和研究方法 (8)3.1研究内容 (8)3.2预期目标 (8)3.3研究方法 (8)3.3.1 2205双相不锈钢再结晶温度的测定 (8)3.3.2实验材料及热处理工艺 (10)3.3.3显微硬度测试 (10)3.3.4 α相与γ相含量的测定 (10)3.3.5不同温度下相转变机制 (10)3.3.6实验结果的分析 (11)4 进度安排 (11)参考文献 (12)指导老师意见 (14)1文献综述2205双相不锈钢属于超低碳的中合金奥氏体-铁素体不锈钢,是双相不锈钢的一种,其组织结构是由各占50%的α-铁素体和γ-奥氏体两相组成。
其英文名称是“2205 Duplex Stainless Steel”,常缩写为2205DSS。
2205双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢的特性。
与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比,其韧性高,脆性转变温度低,耐晶间腐蚀性能和焊接性能显著提高;同时保留了铁素体不锈钢导热系数高,膨胀系数小,具有超塑性等特点;与奥氏体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢强度高,特别是屈服强度和疲劳强度显著提高,屈服强度可达400 ~ 550 MPa,是普通不锈钢的2倍。
特别是在中性氯化物溶液及H2S 中的耐应力腐蚀能力远远超过304L,316L 奥氏体不锈钢和18-5 Mo 型双相不锈钢,具有良好的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力,还有良好的韧性和强度等综合性能,能够进行冷,热加工成型,焊接性良好。
2205 双相不锈钢在工业中的应用越来越多,如在化肥生产,化学工业,运输用大型化工容器,近海天然气和石油工业,造纸工业,环境污染控制设备领域已得到广泛应用[1]。
1.1双相不锈钢的发展1.1.1双相不锈钢的发展历史双相不锈钢己有70年之久的历史,它的发展经历了三代[2,3]。
第一代双相不锈钢以美国上世纪40年代开发的329不锈钢为代表,含高铬、钼,耐局部腐蚀性能好,但是含碳量较高(≤0.1%C)。
因此焊接时容易失去相的平衡及产生碳化物导致耐蚀性及韧性下降,焊接后必须经过热处理,一般适用于铸锻件,在应用上受到了一定限制。
前苏联在上世纪50年代发展了含稳定化元素钛的08X21H5T和08X21H6M2T 不锈钢,同时德国开发了1.458Z不锈钢,法国开发了Urnnus50不锈钢,英国研制成功了Ferralium255不锈钢,还有日本在美国329不锈钢的基础上降低碳含量,开发出了329J1不锈钢钢种,这些双相不锈钢都可以作为可焊接的结构材料使用。
随后至上世纪60年代中期瑞典开发了著名的3RE6O不锈钢,它是第一代双相不锈钢的代表钢种,其特点是超低碳,含铬量为18%,焊接及成型性能好,可广泛代替AlSI304L、316L奥氏体不锈钢用作耐氯离子应力腐蚀材料。
直至上世纪70年代,随着二次精炼技术AOD和VOD等冶炼方法的出现与普及,能容易地冶炼出超低碳的钢,同时发现氮作为奥氏体形成元素对双相不锈钢有提高耐腐蚀性能的积极作用,改进了第一代双相不锈钢,并开创了第二代新型的含氮双相不锈钢,并开发了双相不锈钢的新领域。
第二代双相不锈钢不论是18Cr型,还是22Cr或25Cr型大多属超低碳型,已被纳入美国的ASTMA789和A790标准。
此外,法国有URANUS系列,英国有ZERON 铸钢系列,德国也有了纳入标准的系列牌号钢种。
上世纪80年代后期发展的超级双相不锈钢属于第三代双相不锈钢,这类钢的特点是含碳量极低,含高钼和高氯,钢中铁素体含量40%~50%,此类钢具有优良的耐孔蚀性能且孔蚀抗力当量值大于40。
韩国1996年公开的双相不锈钢(专利号:96190623),具有优越的抗热塑性、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和冲击性能。
本文研究的2205型双相不锈钢是瑞典继开发了3RE60双相不锈钢之后,针对酸性油井井管及管线用钢首先开发出的,属第二代双相不锈钢,纳入ASTMA789、A790、A240、A276等标准,美国牌号为UNS S31803;20世纪80年代以后,各国相继开发出类似钢种,并且纳入标准。
德国有W-Nr.1.4462,DIN X2CrMoN2253,瑞典有SS2377,法国有Z2CND2205-03,英国有BS 318S13等。
SAF2205双相不锈钢自20世纪80年代初开始被用于油、气井生产,这是最早在这方面使用的双相不锈钢,中国在上世纪80年代初期开始研制相当SAF2205双相不锈钢的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢是目前应用最普遍的双相不锈钢[3]。
1.1.2中国双相不锈钢的发展在国外发展双相不锈钢的基础上,中国自20世纪70年代中期也开始发展双相不锈钢,主要是研制含N钢,关注N对钢性能和工艺的影响。
至今已有包括5个钢种的系列牌号,但只有低Cr的钢种纳入了国家标准,其余都按企标生产,目前钢板的国标正在修订。
此外,五二研究所在分析国内外双相不锈钢发展的基础上,成功研制了新型稀土双相不锈钢SG52,其抗点蚀当量PRE≥40。
该钢种采用稀土改性,并以氮代镍,具有良好的力学性能、工艺性能和耐腐蚀性能。
中国的双相钢只是处于国外第二代双相不锈钢的发展水平,钢种的含N量在0.25%以下。
目前国外已步入市场的含N在0.25%-0.35%的超级双相不锈钢,中国仍处于实验室开发阶段,AOD 精炼工艺和双相不锈钢连铸工艺的成熟将有助于超级双相不锈钢板的工业试生产成功。
目前国内双相不锈钢主要产品是管、板、复合板,也有锻件和铸件,但是产量都不大。
Φ219mm的无缝钢管和Φ457mm的薄壁等离子焊管都已研制成功,2205和Q345C的复合板也已用在长江三峡工程上。
我国已经具有制造双相不锈钢和超级双相不锈钢设备的实力和水平。
太钢的设备已可生产3 000 mm宽的中厚板、2 000 mm宽的热轧卷板和0.6 mm×1 500 mm的冷轧板卷。
宝钢可生产4 000 mm宽的中厚板和1 600 mm宽的热轧卷板。
太钢用AOD炉冶炼含氮不锈钢,建立了氮合金化工艺模型,可以精确控制成品中的氮含量达到±0.0135%,另外,可以将成品中P、S 含量控制在较低的水平,为提高系列双相不锈钢产品的性能,尤其是含高氮双相不锈钢的性能提供了保证。
双相不锈钢的优势在于其优越的耐腐蚀,尤其是耐局部腐蚀性能。
在镍价波动变化大时,开发节镍经济型钢种,使之成为重点推广的产品。
另一方面在苛刻腐蚀环境下,由于它的高性价比,开发高牌号的钢种也已成为重要的发展方向之一。
1.2双相不锈钢的分类及使用要求按化学成分,国内外的双相不锈钢通常可分为低合金型、中合金型、高合金型和超级双相不锈钢型,分别对应于以下4类:(1)不含Mo经济型双相不锈钢主要成分为23%Cr、4%Ni、0.1%N,如UR35N、SAF23O4双相不锈钢等。
经济型双相不锈钢在许多场合下尤其在耐应力腐蚀方面可代替AISI 304或316奥氏体不锈钢使用,是费效比最好的不锈钢钢种,抗点蚀当量PREN值为24~ 25;(2)标准双相不锈钢主要成分为22%Cr、5%Ni、3%Mo、0.17%N,为了改善在富含氯化物酸性介质中的耐蚀性能抗点蚀当量PREN值为29~36,取代奥氏体不锈钢317L、317LN等;(3)高级双相不锈钢主要成分为25%Cr,并添加了不同含量的合金元素Mo、W、Cu、N。
抗点蚀当量PREN值为35~39,如双相不锈钢UR52N、DP3,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢;(4)超级双相不锈钢(超级型)抗点蚀当量PREN≥40的超级双相不锈钢,主要成分有25%Cr,6.8%Ni,3.7%Mo,0.27%N,添加或者不添加Cu或W,如UR52N,SAF2507,DP-3W等。
针对海洋、化工和石油工程设计,可适用于苛刻的介质条件中,具有良好的耐蚀与力学综合性能,与超级奥氏体不锈钢可相媲美[4]。
基于双相不锈钢的上述性质故使用过程重要注意以下几点。
1.需要对相比例进行控制,最合适的比例是铁素体相和奥氏体相约各占一半,其中某一相的数量最多不能超过65%,这样才能保证有最佳的综合性能。
2.需要掌握双相不锈钢的组织转变规律,熟悉DSS钢种的TTT和CCT转变曲线,这是正确指导制定双相不锈钢热处理,热成型等工艺的关键,双相不锈钢脆性相的析出要比奥氏体不锈钢敏感的多。
3 双相不锈钢的连续使用温度范围为-50~250℃,下限取决于其脆性转变温度,上限受到475℃脆性的限制,上限温度不能超过300℃。
4.双相不锈钢固溶处理后需要快冷,缓慢冷却会引起脆性相的析出,从而导致钢的韧性,特别是耐局部腐蚀性能的下降。
5.高铬钼双相不锈钢的热加工与热成型的下限温度不能低于950℃,超级双相不锈钢不能低于980℃低铬钼双相不锈钢不能低于900℃,避免因脆性相的析出在加工过程造成表面裂纹[5]。
2课题背景及开展研究的意义2.1课题背景双相不锈钢冶炼质量要求高,价格较贵,产量不高。
但是经过了几十年的研制和开发,随着新产品和新工艺的快速发展,尤其是当代超低C含N双相不锈钢克服了焊接方面的一些问题,结合双相不锈钢所具有的耐局部腐蚀和综合力学性能好的一些优点,为焊接结构材料大量推广和应用创造了条件。
近10年市场销售量增加很快,加之随着超级双相不锈钢的步入市场,扩大了在一些苛刻介质中的应用,使双相不锈钢的应用范围不断拓展,已在化工,陆上和海上油气工程,纸浆和造纸,能源,运输业,军事,制药和食品工业以及建筑业等工业领域赢得了一席之地,大多数用来制造反应容器,各种工业设备和输送管道等。
大多数的应用中,双相不锈钢被认为是具有成本效益的材料,填补了普通奥氏体不锈钢如316和高合金奥氏体不锈钢之间的空白。
双相不锈钢品种中使用量最大的是2205双相不锈钢,它具有良好的韧性,强度和焊接性能,其优良的耐中性氯化物应力腐蚀性能远远超过18-8型不锈钢,并具有良好的抗孔蚀和抗缝隙腐蚀能力,屈服强度是304型不锈钢的两倍。
该类钢中的含Ni量仅为18-8型不锈钢的一半,解决了世界上用Ni资源的不足[6]。
对于2205双相不锈钢工艺流程为:EF化钢→AOD 精炼→模铸→开坯→板坯修磨→中板热轧→热处理酸洗→包装.国外厂家一般采用“AOD精炼一连铸一炉卷轧制”工艺。
太钢采用“AOD精炼一模铸一初轧开坯一中板轧制”工艺。
与国外工艺相比,主要难点是AOD炉内氮的精确控制和热加工工艺[7]。
开始研制时初轧坯开裂,表面质量较差,影响成品中板的表面质量和成材率。