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310S不銹鋼管深冷處理試驗工藝及操作步驟

來源:至德鋼業 日期:2019-11-13 15:09:10 人氣:61

  本實驗原材料采用退火態為310S(0Cr25Ni20)不銹鋼管棒材,樣品尺寸為直徑20mm×厚度2mm的圓柱片,化學成分如表所示。310S不銹鋼管的常規熱處理為淬火+回火,本實驗采用淬火+深冷處理+回火對310S不銹鋼管進行處理,具體步驟如圖所示,首先將一批310S不銹鋼管試樣在管式爐氬氣保護加熱到1050℃,在此溫度下保溫1h后,進行水冷淬火處理,然后立即放入深冷設備中,打開液氮閥,設定溫度-196℃,設定降溫速率為10℃/min,保溫1~12h,以5℃/min升溫速率恢復到室溫,最后取出再進行200℃×1h低溫回火,從而獲得不同深冷處理之后的310S不銹鋼管實驗樣品。為了便于比較,用同樣的方法制備了沒有經過深冷處理的310S不銹鋼管實驗樣品。為了方便標記,未深冷處理記為DT-0,深冷處理1h、2h、4h、8h和12h分別記為DT-1、DT-2、DT-4、DT-8和DT-12。將深冷處理之后的試樣用由粗到細的砂紙打磨,然后用拋光機拋光。隨后采用鹽酸30mL+三氯化鐵50g+去離子水70mL配制的溶液進行腐蝕。腐蝕時間約為3s,然后立即用流動清水沖洗干凈,接著使用酒精清洗,再用吹風機吹干,完成樣品制備。



  為了測量310S不銹鋼管深冷處理之后試樣的耐腐蝕性能,在室溫下使用電化學工作站對試樣進行極化曲線測試。溶液為3.5%(質量分數)NaCl溶液,參比電極為飽和的甘汞電極,輔助電極為鉑電極,掃描范圍為-0.1~0V,掃描速度為0.01V/s。腐蝕磨損實驗在浙江至德鋼業有限公司產的多用途摩擦磨損試驗機上進行,采用球盤往復滑動接觸方式。摩擦副用球為硬質合金球(硬度為HRC92,直徑為10mm)。在進行摩擦實驗之前,先將樣品打磨平整并拋光,以減小后續磨痕截面檢測的誤差。腐蝕摩擦磨損實驗在室溫下3.5%(質量分數)NaCl鹽溶液中進行,摩擦實驗參數:施加垂直載荷為150N,時間為7min,往復行程為5mm,線速度為8mm/s。使用超景深三維顯微鏡對樣品表面磨痕的截面進行檢測,選取磨痕的不同位置多點測量磨痕截面輪廓,然后使用微積分計算出磨痕的截面積A,利用磨損率計算公式計算出每個樣品的磨損率。使用FM-ARS900顯微硬度計來測量樣品維氏硬度,載荷4.9N,時間15s,每個樣品至少測試10次取平均值,以減小實驗的誤差。



   使用浙江至德鋼業有限公司X射線衍射儀(XRD)測試樣品的物相成分,實驗參數設置:λ=0.1546nm,掃描范圍20~90°,控制電壓40kV;采用JEOL公司生產的型號為JSM-7001F的掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品的微觀組織和磨痕形貌進行測試觀察,并使用配套的能譜儀(EDS)對成分進行測試,加速電壓0.5~30kV,放大倍率5~300000;使用浙江至德鋼業有限公司生產的MFT-5000摩擦實驗機進行摩擦學性能測試;采用型號為VHX1000C的超景深三維顯微鏡測試磨痕截面輪廓曲線。



  圖為310S不銹鋼管經過不同深冷處理時間后的X射線衍射圖。如圖所示,未經過深冷處理310S不銹鋼管試樣的主要衍射峰是奧氏體峰,表明310S不銹鋼管主要是含元素Cr和Ni的奧氏體。經過深冷處理之后,樣品的主峰仍然為奧氏體峰,但奧氏體的主峰峰值向右偏移,并且隨著深冷時間的延長,峰值向右偏移得更加明顯。結果表明,經過深冷處理之后,材料的衍射角增大,根據布拉格公式計算得出奧氏體晶格常數變小,晶粒變小,所以深冷處理可以使得奧氏體晶粒變小。


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本文標簽:310S不銹鋼管 

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