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合金元素在2520不锈钢管中与铁和碳这两个基本组元的作用,以及它们彼此之间相互作用,影响不锈钢管中各组成相、组织和结构,促使其发生有利的变化,可提高和改善不锈钢管的综合机械性能;能显著提高和改善钢的工艺性能,如淬透性、回火稳定性、被切削性等;还可使钢获得一些特殊的物理化学性能,如耐热、不锈、耐腐蚀等。这些性能的改善和获得,一部分是加入合金元素的直接影响,而大部分则是合金元素影响钢的相变过程所引起的 (钢材进行热处理,对改善性能也是非常重要的措施),合金元素所起的作用,与其本身的原子结构、原子大小和晶体点阵等的差异有关。人们对合金元素在2520钢管中所起作用的认识是经过长期生产斗争和无数次科学实验,逐步地丰富和发展起来的,但这方面还很不够。不仅对多种元素在钢中的相互作用、相互制约的关系了解不够,就是对单一元素在钢中的作用的奥秘也并未完全掌握。我们这里所介绍的是很肤浅的,结论性的,不可能从各令方面详细解析。 总的说来,合金元素在退火状态下起着强化铁素体的作用,从而提高退火状态下不锈钢管的强度,它们对铁素体强化的程度由强到弱排列如下;P、Si、Ti、Mn、A1、Cu、Ni、W、Mo、V、Co、Cr。除镍外,它们都使延伸率和冲击值下降,而镍一方面显著提高强度,另一方面却始终使塑性和韧性保持高水平。
镜面不锈钢管精抛(Mirror polishingfor stainless steel pipe本文简称为MPSSP),据我们调查和检测,目前国内仅有用于加工平面的超精精抛的成功报道。而MPSSP尚无成功的先例。国外也未见报道,1994年以来,我们应某厂的要求,针对MPSSP做过了大量的研究试验,寻找到一种较为理想的MPSSP加工工艺方案。 1试验方案的设计 1.1试验装置 试验装置传动原理如图1所示,不锈钢管6装夹在两个万向快速接头8之间,由电动机1经变速箱3带动其旋转,柔性的精抛具4包裹住不锈钢管近半个圆周,并在f=30次/min低频率下做轴向往复摆动、精抛液从加液口9注入。经我们对8K型不锈钢管(直径在30~100mm,不锈钢管长度在400~3000mm范围内)据不同直径与长度进行多次试验.证明这种装置加工出来的样品质量,能达到或超过市场的要求。 1. 2精抛模具装置 用细毛毡做成的精抛块,安装在柔性的加压平带上.平带的一端固定在机床上,另一端绕过不锈钢管,使毛毡块面向钢管,并包裹钢管近半个圆周.然后施以拉力P,使精抛毛毡块紧紧包络在不锈钢管表面,从加液口注入的精抛液,直接浇到不锈钢管与精抛块之间,再经回收槽回收。 1. 3精抛液 在精抛时,加不加精抛液与加什么成分的精抛液,是能否成功的关键。 2 精抛机理及运动轨迹 2.1精抛机理初步分析 精抛加工就是将光整加工中,研磨和抛光两种工艺方法的优点综合在一起,并有所创新和发展的一种新型光整加工方法。 精抛机理比较复杂: 其一,它有研与磨的机理.即精抛液中极细的磨粒,在毛毡纤维束的压迫下,其棱角也象刀刃一样,可在不锈钢管表面上除去一层极薄极细的金属,对某一个磨粒来看,它的切削过程大致又可以分为三个阶段:即滑擦、刻划和切削三过程。 其二,不锈钢管表面微观突起的尖峰,可被具有一定相对运动速度的纤维束“拖拽断”。因纤维束具有良好柔性,所以不锈钢管凸凹不平的表面可被它们“仿形”似的“擦亮”。 其三,精抛时产生的热,使表面极薄的一层金属发生塑性流动,使得突起部分被运动着的毛毡块“拂平”填充到凹处. 其四,精抛液与精抛表面的化学作用.有文证明不锈钢表面上的微观突起,在化学精抛液中的溶解速度,比微观凹下处的大的多,这就不难理解.它的结果能获得光滑明亮的表面. 总之,精抛机理的物理化学因素很多.整个精抛过程不是仅由某一种因素单独起作用,而应该是其综合作用的结果.可以这样认为:开始阶段以“研磨”机理为主,后一阶段则以“抛”为主,化学作用则是贯彻于精抛过程的始终。
316L不锈钢管在人工海水下摩擦磨损过程中各部分材料损失关系图,如图3-15所示。由于316L不锈钢管在海水下具有优异的耐腐蚀性能,在静态腐蚀条件下的腐蚀电流密度极小,可忽略不计,所以316L不锈钢管在海水下的材料损失包括纯摩擦磨损材料损失(W0)、腐蚀对磨损的协同作用(S")和磨损对腐蚀的协同作用(S"")。从图中可以看出,在高腐蚀性的海水下,不锈钢的材料损失主要是来源于材料间的摩擦磨损材料损失,所以不锈钢的材料损失主要是由抗磨损性能决定的,这就与滑动过程中不锈钢表面微观结构变化由关;其次,腐蚀对磨损(S")具有较大的协同作用,这表明316L不锈钢管所形成的钝化膜更容易被擦伤,造成材料的更大的损失(Diomidisetal,2010;Saadaetal,2015);而磨损对腐蚀的协同作用(S"")随载荷的增大而增加,这是由于摩擦磨损过程中转变马氏体的耐腐蚀性比奥氏体较差,更易于电化学腐蚀。 图3-16为316L不锈钢管摩擦磨损与海水腐蚀之间交互作用曲线图,从图中可以看出,总的腐蚀磨损交互作用和腐蚀对磨损的协同作用是随载荷的增加而增大,斜率也是增大的趋势。其原因是由于在滑动磨损过程,材料损失量主要是由磨损表面抗磨损性能决定的;经上述物相研究中发现,在高载荷条件下316L不锈钢管表面发生更多的马氏体转变,而转变的马氏体耐腐蚀性能要低于奥氏体,在表面更容易形成粗糙而软的腐蚀产物,在磨损过程中更容易损失。虽然磨损对腐蚀的协同作用随载荷的增加逐渐增大,但其斜率出现减小的趋势,这主要是由于高载荷下所产生更多马氏体相变,而马氏体的低耐腐蚀性增大了表面损失,而高耐磨性则减少了表面的磨损体积,从而减少了表面的腐蚀区域,综合影响得到高载荷下磨损面具有较小的磨损对腐蚀的协同作用。
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