Nb对芯棒用H13钢偏析、液析碳化物及力学性能的影响

利用OM,SEM,EDS,EBSD,硬度测试及冲击韧性实验等分析手段,对比研究H13钢和添加0.06%Nb(质量分数)H13钢(H13-Nb)芯棒偏析、液析碳化物、组织及力学性能.结果表明,与标准H13钢相比,H13-Nb中Nb加重了偏析,导致高温扩散过程偏析未能有效改善;Nb使MC液析碳化物类型由以VC为主变成以(V,Nb)C为主,提高了MC液析碳化物的析出温度,并使液析碳化物数量增加;退火态H13-Nb的严重偏析组织在淬、回火后表现为有效晶粒尺寸较大且不均匀,其较多的液析碳化物未减少;在冲击实验中,链状液析碳化物聚集的地方易产生开裂,断口上表现为横向条纹,导致韧性较低.     

保护气氛电渣重熔H13模具钢组织和性能研究

邢台钢铁有限责任公司利用具有保护气氛的抽锭式电渣炉生产Ф600 mm的H13钢锭,并锻造成不同规格的模块。研究了熔速对铸态组织的影响以及锻造工艺对H13钢显微组织和冲击性能的影响。结果表明:在400~550 kg·h-1熔速范围内,钢锭铸态组织中都存在不同程度的枝晶间显微偏析,并有液析碳化物析出。熔速为500 kg·h-1时,铸态组织显微偏析较轻,液析碳化物尺寸较小,且数量较少。在500 kg·h-1熔速下生产的钢锭经不同的锻造工艺变形后发现,只进行单向拔长变形的组织中存在明显的带状偏析,枝晶未被打碎,仍保留了铸态的针状铁素体组织;一镦一拔变形后的组织,铁素体位向逐渐趋于等轴状,碳化物均匀分布程度有提高,但晶界上仍有呈链状析出的碳化物,带状组织未完全消除;三镦三拔多方向反复变形后,枝晶被充分打碎,带状偏析消除,锻后退火组织中的粒状珠光体和碳化物细小均匀,横向冲击韧性明显提高,达到15.5 J·cm-2。     

Nb元素对机械制造用高强度H13钢力学性能的影响

对H13和H13-Nb芯棒的偏析情况、显微组织和力学性能进行了对比分析。结果表明,Nb加重了H13-Nb芯棒铸态组织的枝晶偏析,使(Nb,V)C液析碳化物析出温度提高,极大的削弱了芯棒的冲击韧度。     

改型617合金的铸态组织特征及均匀化工艺

利用扫描电镜分析、模拟热处理等方法,研究了700℃超超临界电站汽轮机转子用改型617合金双真空冶炼(VIM+ESR)后的铸态组织特征和均匀化热处理后的微观组织变化。结果表明,铸态组织存在明显的偏析,主要偏析元素为Mo和Ti,偏聚于枝晶间;枝晶间和晶界上分布有块状和连续的碳化物;均匀化热处理后枝晶明显消除,块状碳化物部分溶解,晶界连续碳化物充分溶解;该合金成分均匀化主要受Mo原子扩散控制。提出改型617合金均匀化热处理工艺应为1180~1200℃保温24 h以上。     

稀土H13模具钢横向冲击性能影响因素分析

为探究稀土H13模具钢锻件横向冲击性能偏低的影响因素,对钢材锻件冒口端试片分别进行低倍组织分析、显微组织分析、SEM以及EDS分析。结果表明,添加稀土的H13模具钢的低倍组织和显微组织(包括带状组织、非金属夹杂物和网状碳化物)都能满足不同标准中的技术要求,钢材的纯净度相对较高;单向拔长后,沿着主变形方向晶界处析出一定数量的链状或网状碳化物,枝晶间存在的大尺寸液析碳化物和基体组织中存在的未锻透枝晶组织是影响稀土H13模具钢横向冲击性能的主要因素。     

铸造316L不锈钢偏析及其均匀化处理研究

为了消除铸造316L不锈钢铸态组织的枝晶偏析,采用箱式电阻炉对该材料进行了均匀化退火处理的研究。并利用能谱仪、直读光谱仪测试和扫描电镜、光学显微镜观察等方法,研究了该材料铸态组织及枝晶间和枝晶内化学成分的特点,发现了不同的均匀化退火工艺对该材料显微组织的影响规律。并以空位扩散机制为基础,进行了均匀化动力学分析,建立316L合金的均匀化扩散方程。结果表明,铸造316L不锈钢铸态组织存在严重枝晶偏析,枝晶间的Cr、Mo、Ni、Mn等合金元素含量比枝晶内的高。在均匀化过程中,随着退火温度的上升、时间的增长,组织中高熔点共晶相逐渐溶解,均匀化效果增强。当均匀化退火工艺为1150℃×20 h的固溶处理时,铸造枝晶偏析90%消除,可以得到均匀的奥氏体组织。这与均匀化动力学分析结果基本一致。     

H13液析碳化物

正H13(4Cr5MoSiV1)液析碳化物是由凝固偏析而在枝晶间区域产生的。根据形貌的不同,可分为多边形、长条形、块状及共晶的层片状;根据结构的不同,可分为MC型、M_6C型、M_7C_3型或M_(23)C_6型;根据成分的不同,可分为富Mo型、富V型和富Ti、Nb型。H13液析碳化物有一定的危害性,是一种缺陷组织。在服役过程中,受外力作用时,会在液析碳化物处形成裂纹,严重降低材料的特性,控制液析碳化物的形     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

H13电渣钢与电炉钢的组织和力学性能

对比研究了H13电炉钢与电渣钢的组织与性能。结果表明,由于冶炼方式不同,与电渣钢相比,电炉钢致密性、纯净度较低,退火态带状偏析严重。链状液析碳化物严重影响其横向冲击性能,在断口上表现为横向条纹。二者硬度相差不大。     

高温扩散时间对4Cr5MoSiV1钢组织及共晶碳化物的影响

对4Cr5MoSiV1钢小规格锻件进行1250℃不同保温时间下高温扩散热处理试验,利用低倍酸洗、光学显微镜、扫描电镜等方法和设备,研究了不同高温扩散退火时间对其组织和共晶碳化物的影响。结果表明:高温扩散后,4Cr5MoSiV1钢小锻件的低倍组织中粗大枝晶明显消除,无疏松、缩孔等铸坯缺陷;扩散退火15 h晶粒异常粗大,晶界熔化;扩散退火10 h对共晶碳化物尺寸减小量小且出现魏氏体组织;扩散退火5 h后,显微组织无魏氏体组织和晶界烧熔,共晶碳化物最大尺寸大幅度减小。因此,扩散退火5 h可作为4Cr5MoSiV1钢小锻件锻后高温扩散最优退火时间。     

稀土钇对H13钢组织与性能的影响

研究了不同稀土Y含量对H13模具钢组织和性能的影响。实验室采用电渣重熔冶炼获得了稀土Y的质量分数分别为0.0008%、0.0060%和0.0120%的H13钢电渣锭。利用OM、SEM、TEM和热力学计算等方法研究稀土Y对组织的影响;利用冲击试验机和显微硬度计探究了稀土Y对性能的影响。结果表明,稀土Y使H13钢中的隐晶马氏体的形貌变成狗骨状,随着稀土Y含量的增加,隐晶马氏体呈局部细小和弥散分布趋势;H13钢中凝固终点处残留液相中元素的浓度达到高碳高合金钢的浓度,导致液析碳化物生成。稀土Y的质量分数为0.0120%时,钢中C元素的偏析度由1.292降低至0.529,合金元素Cr、Mo、V的偏析度也均有降低;钢中5μm以上的碳化物占比最低,碳化物的平均尺寸为3.13μm;钢热处理后的横向冲击吸收能量为19.5 J,退火和回火后的维氏硬度分别为244.4和525.5 HV0.5。     

新型低钴铸造镍基高温合金的相析出行为研究

利用热力学计算软件JMatPro和差示扫描量热实验，研究新型低钴铸造镍基高温合金的相析出行为，并与实际铸锭的组织、成分进行对比。结果表明，低钴合金铸态组织主要包括γ（基体）、γ′、碳化物（MC、M6C）和γ+γ′共晶组织（体积分数约13.9%），凝固过程中Ta和Hf出现正偏析。DSC测试得出合金初熔点、终熔点和γ′相回溶温度分别为1349.6℃、1300.1℃和1272.1℃，理论计算与实验结果基本一致。热力学计算显示Al、W含量增加能够分别提高γ′和M6C型碳化物的析出量与回溶温度，Hf、Ta元素能增大MC型碳化物的液析倾向，新型低钴合金的预期持久性能优于现有商用镍基多晶铸造高温合金。     

轴承钢碳化物液析缺陷的控制工艺探讨

轴承钢碳化物液析是钢液结晶过程中液相中碳及铬富集而导致碳成分严重偏析,且在枝晶间形成粗大的和难以消除的一次碳化物。在加热过程中,受工艺时间、温度和加热炉温度场不均匀等不合理的生产安排影响,导致碳化物扩散效果不良而产生碳化物液析缺陷。通过采取控制加热温度,控制坯料装、出炉速度,控制稳定炉况,采用热送热装工艺等工艺措施,有效预防和控制了轴承钢碳化物液析缺陷的产生。     

Re、Ru对镍基单晶合金元素偏析行为的影响

通过设计并制备出四种Re、Ru含量不同的镍基单晶合金,通过组织形貌观察及浓度测量,研究了元素Re、Ru对铸态镍基单晶合金成分偏析行为的影响。结果表明,Ru主要富集于枝晶间区域,并提高Al、Ta等γ'相形成元素在枝晶干区域的偏析程度,使其他元素在枝晶间区域的偏析程度增加。Re强烈偏析于枝晶干区域,可促进枝晶形核并增加枝晶数量。凝固期间,高熔点的Re、W等元素与基体Ni优先凝固,发生液固转变,形成枝晶组织。由于Re阻碍Ni、Al、Ta等原子发生有序化排列,导致Al、Ta等γ'相构成元素在枝晶干区域的浓度降低,致使枝晶间区域Ni、Al、Ta等元素的浓度增加,最终形成大量共晶组织,是铸态含Re合金共晶组织数量较多、尺寸较大,及含Re合金中Al元素主要偏析于枝晶间区域的主要原因。     

消除H13钢锻后组织中链状碳化物的热处理工艺研究

分析了H13钢退火组织中链状碳化物的分布特点,对H13钢进行不同工艺的固溶处理+球化等温退火,研究了固溶处理对H13钢链状碳化物的溶解情况及退火组织均匀性的影响。研究表明,固溶处理可明显改善H13钢退火组织中的碳化物偏析,消除链状碳化物,提高碳化物的球化率及分布均匀性。在一定温度范围内,随固溶温度升高,退火组织越均匀。经1050℃固溶处理后,H13钢退火组织达到NADCA#207-2003标准中的AS6级,球化效果良好,获得了碳化物弥散均匀的粒状珠光体组织。     

718Plus合金铸锭的元素偏析及均匀化工艺

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究了镍基718Plus合金铸锭的组织特点、元素偏析规律及均匀化过程中枝晶间低熔点偏析相的回溶情况.结果 表明:在合金非平衡凝固过程中,Nb和Mo为易偏析元素,在枝晶间形成γ+Laves的共晶相.合金经1150℃×48 h的均匀化工艺处理后,偏析元素扩散均匀,Laves相的回溶情况较为理想,实验结果与利用残余偏析指数6的计算结果基本一致.     

高温均匀化对H13钢强韧性的影响

H13（4Cr5MoSiV1）钢是一种应用广泛的热模具网，富含Cr、Mo、V等碳化物形成元素，易形成大量碳化物，一次碳化物和偏析，并因此降低H13钢冲击韧性，采用扩散退火、超细化处理和软化处理手段，能消除一次碳化物，改善偏析，使二次碳化物呈球状均匀分布在铁素体基体上，从而显著提高钢的横向冲击韧性。试验结果表明，H13钢经高温均匀化，退火横向冲击功超过90J，淬回火态横向冲击功超过20J，其冲击功均较未处理的试样1倍以上，达到或接近Uddeholm8407s钢的水平（其冲击功分别为78J和23J）。     

不同退火工艺对H13钢组织和力学性能的影响

用OM、SEM研究了亚温退火、等温退火、缓慢冷却退火3种工艺对H13钢组织和力学性能的影响。结果表明,亚温退火后碳化物粒度最小,缓慢冷却退火后碳化物粒度较大,退火硬度较低;等温退火及缓慢冷却退火对提高碳化物尺寸、分布均匀性有一定作用,同时碳化物均匀性的提高对提升H13钢退火态及淬、回火态冲击韧性有一定作用,但组织中夹杂物、一次碳化物制约着H13钢韧性的提高。     

磷偏聚对IN706合金铸态组织及均匀化处理的影响（英文）

研究磷偏聚对IN706合金铸态组织及均匀化处理的影响。结果表明,磷偏聚于Laves相中,显著影响合金的铸态组织。磷抑制Laves相以共晶形态析出,但促进Laves相以块状形态析出。磷细化枝晶组织,并且扩大枝晶间面积。磷对铸态组织的影响是由于其在γ基体的低溶解度和对γ基体凝固的阻碍作用引起的。此外,磷稍微降低Laves相的熔点,在均匀化过程中,磷阻碍Laves相溶解以及枝晶干与枝晶间的元素扩散。磷通过阻碍元素扩散来推迟均匀化过程。     

均匀化退火对ZG80Cr2MnMoSi钢组织的影响

ZG80Cr2MnMoSi钢是一种耐磨衬板用多元合金钢。由于碳和合金元素含量高,铸件中极易产生成分和组织偏析,生产中常采用均匀化退火来减轻偏析对铸件性能的不良影响。研究了均匀化退火对该钢组织、碳化物类型和晶粒尺寸的影响及影响晶粒细化的因素。试验结果表明,碳化物回溶温度显著影响钢的晶粒;均匀化退火时碳化物的主要变化为渗碳体回溶和析出以及渗碳体(Fe3C)转变为合金碳化物((Fe,M)3C);钢经1050℃×4 h退火后,晶粒度为8级,块状碳化物和枝晶状珠光体减少;经1150℃×4 h退火后,晶粒度为7～6级,枝晶状珠光体和块状碳化物均消失。