SAVE12钢蠕变前后的微观组织分析

借助光学显微镜和透射电镜,研究了SAVE12钢的微观组织。结果表明,蠕变前后SAVE12钢组织主要为马氏体,也有少量δ-铁素体。蠕变前SAVE12钢中主要存在3种析出相,分别为富Nb的MX相,富Cr的M23C6相和富Fe的M5C2相。蠕变后部分MX相发生三点变化:Nb元素少量下降,其它金属元素少量增加;Nb元素较大下降,而Ta和W元素较大增加,变成富Ta的MX相;Nb元素较大下降,而Cr和V元素较大增加。蠕变后M23C6相化学成分基本没有变化,但析出量增加,且颗粒尺寸长大的不明显。蠕变后在δ-铁素体中有Laves相析出。     

长期高温服役后S31042奥氏体耐热钢的微观组织

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪和X-射线衍射分析仪,研究了1000 MW超超临界机组用S31042奥氏体耐热钢服役50000 h后的微观组织变化。结果表明,经长期高温服役后,S31042钢组织由奥氏体基体和M_(23)C_6、NbCrN和Nb(C,N)析出相组成,服役过程中析出相不断发生析出、聚集和长大。M_(23)C_6碳化物在奥氏体晶界、孪晶界等位置形成链条状,在晶内析出为细小颗粒状,并随着服役时间的延长发生聚集长大,而在晶界附近区域则为细小颗粒状。NbCrN和Nb(C,N)主要分布于奥氏体晶粒内部,尺寸细小的NbCrN、Nb(C,N)和M_(23)C_6碳化物可有效提高S31042钢的蠕变强度,而尺寸较大的M_(23)C_6碳化物以及初始Nb(C,N)将对材料的蠕变强度产生不利影响。     

时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

为了研究时效温度对S31042钢析出行为的影响,在650、700、750℃下对S31042钢进行了长时时效处理。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射,观察及分析了钢中析出相的演变。结果表明,时效温度对钢中析出相种类的影响较小,钢中的主要析出相为M_(23)C_6相、Z相和MX相,700、750℃时效过程中有σ相析出。随着时效温度的升高,晶界处的M_(23)C_6碳化物的析出速率和粗化速率明显加快,而Z相受温度变化影响较小。M_(23)C_6相的粗化受C元素的扩散控制,Z相的粗化则主要受Nb元素的扩散控制。     

T91钢550℃时效初期析出相演变行为研究

采用Thermal-Calc软件、金相显微镜、透射电子显微镜和显微硬度仪等试验设备,研究了T91钢经1 050℃固溶处理及550℃时效不同时间后显微组织及力学性能的变化。结果表明,时效初期,随着时效时间的延长,析出相的尺寸增大且数量增多,马氏体发生回复,亚晶界合并粗化,导致T91钢的硬度下降;时效后的T91钢,其析出相尺寸细小、种类较多。MX型析出相主要在晶界和基体内析出,随着时效时间的延长其尺寸变化不大;M_2X型析出相呈针状,属于亚稳相,主要在时效早期析出;M_(23)C_6碳化物呈"包夹"式结构,富Fe、Cr、V、Ti等元素,随着时效时间的延长其尺寸增大,中间贫Cr、Fe元素区域缩小,形状逐渐由椭圆形变成圆形。     

高能重离子辐照温度对CLAM钢微结构的影响

利用透射电镜(TEM)和能量色散X射线(EDX)光谱仪研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢在高能铁离子辐照下微结构的变化。结果表明,辐照前钢中的析出相主要为大尺寸M_(23)C_6析出相和小尺寸MX析出相。在400℃/0. 61 dpa的辐照条件下,大尺寸析出相发生粗化现象并诱发形成σ-FeCr金属间化合物,基体中析出大量80～90 nm的富Cr析出相。在700℃/0.75 dpa的辐照条件下,大小析出相的尺寸都减小,在基体观察到大量10～30 nm富Cr析出相,这些析出相的Cr含量较400℃辐照诱发形成的析出相有所增加。     

奥氏体耐热钢中的纳米析出相研究

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪研究了固溶处理后不同温度时效处理对25Cr-20Ni-Nb N奥氏体耐热钢显微组织和性能的影响。结果表明,试验钢经过1150℃固溶处理后的显微组织为奥氏体基体内分布粗大颗粒状Nb Cr N相(Z-相);在650~900℃时效处理1 h后,在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物;在850℃时效1 h后,除在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物外,还在奥氏体晶粒内部析出均匀分布的纳米尺寸Z-相,纳米尺寸Z-相的颗粒密度达到每平方微米7.8个;试验钢的硬度随时效温度的升高先降低后升高再降低,在850℃时达到最大值,硬度的变化与纳米尺寸的Z-相析出强化有关。     

CrWMn钢中添加微量Mo对网状碳化物的影响

依靠相平衡热力学方法,基于Cr WMn钢容易出现网状碳化物的分析,研究了Cr WMn钢中添加微量Mo对避免沉淀析出网状碳化物的作用,并计算了加微量Mo的Cr WMn钢的热处理工艺及其硬度。结果表明:当Cr WMn钢中添加0.3%~0.4%Mo时,在奥氏体相区M_3C消失而M_(23)C_6增加,并因M_(23)C_6与M_6C相互转变,降低了碳化物优先在奥氏体晶界上沉淀析出的程度;降温至铁素体区后,M_(23)C_6也参与沉淀析出和聚集长大的竞争,减轻了在晶界集中的可能性。并且,使钢中碳化物分布更均匀细化。试验和应用表明,在同样的热加工和冷却条件下,含0.3%~0.4%Mo的Cr WMn钢能够避免或减轻碳化物网状,碳化物颗粒尺寸约0.5μm,850℃淬火加200℃回火后硬度为62~64 HRC,与合金设计预测相符。     

镍基高温合金GH141平衡析出相的热力学计算分析

应用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH141合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明:GH141合金的平衡析出相有γ、γ′、σ、μ和碳化物(M C、M_6C、M_(23)C_6);合金凝固过程中Mo、Ti元素正偏析比较严重,这会降低合金的初熔点;Al、Ti含量对γ′相的开始析出温度和最大析出量有很大影响;C是碳化物最大析出量的控制元素,且M C、M_6C、M_(23)C_6碳化物的主要富集元素分别是Ti、Mo、Cr。研究结果为合金的成分设计和热处理提供一定的理论依据。     

超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理

结合室温、高温冲击试验及700℃时效试验,利用光镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针等手段对服役态及供货态典型奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理进行了研究。结果表明,服役近4万小时后HR3C钢室温及650℃均出现了明显脆化现象,冲击韧性大幅度下降,700℃时效试验结果与此类似。组织分析表明,服役近4万小时的HR3C钢在晶界析出连续片状分布的M_(23)C_6相、沿晶界向晶内生长出针(条)状M_(23)C_6相、晶界周边析出纳米级立方状M_(23)C_6相及弥散Nb Cr N相,Cr、C,P、S 4种元素在晶界明显偏聚。在700℃时效不同时间后相关试验表明HR3C钢在冲击韧性快速下降阶段微观组织中碳化物在晶界已成连续片状分布,未见其余析出相,晶界仅有微量S元素偏聚。M_(23)C_6在晶界的连续片状析出是造成HR3C钢时效脆化的主要原因。     

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.     

W对新型Nb稳定化奥氏体耐热铸钢1000℃蠕变行为的影响

以新设计的4种不同W含量(0~4.87%,质量分数)的Nb稳定化奥氏体耐热铸钢为研究对象,通过在1000℃、50 MPa条件下的蠕变性能测试和蠕变前后的组织分析,研究了W对奥氏体耐热铸钢1000℃蠕变行为的影响机理。结果表明:合金的最小蠕变速率随W含量的增加先降低后增高。合金的主要析出相为Nb(C,N)和富Cr相。W含量的增加对Nb(C,N)的影响很小,但明显促进富Cr碳化物析出,并促使(Cr,Fe,W)_7C_3转变为(Cr,Fe,W)_(23)C_6。而且,过量的W添加会促进金属间化合物x相析出。在蠕变过程中,合金的基体还会二次析出纳米级的Nb(C,N),阻碍位错运动,从而进一步提高合金的蠕变强度。但是,富Cr相胞团,尤其是胞团内的x相,会促进蠕变裂纹形核长大,从而提高合金的蠕变速率,降低蠕变寿命。     

基于Thermo-Calc的马氏体耐热不锈钢析出相分析

基于Thermo-Calc热力学计算软件,研究了600℃、650℃时马氏体耐热不锈钢中Cr、W、Mo合金元素含量变化对析出相的影响。计算结果表明:钢中析出相主要为M_(23)C_6、金属间化合物Laves相和σ相。温度和合金元素Cr、W、Mo含量变化对M_(23)C_6碳化物析出影响较小,对Laves相和σ相的析出影响较大,W、Mo含量在一定范围内变化时会析出CHI相。随Cr含量增加,Laves相析出量先保持不变,但当σ相开始析出后线性减少。温度和W含量变化对σ相析出量影响较大。随Mo含量增加,Laves相析出量线性增加;600℃时当σ相开始析出后,Laves相析出量缓慢增加;650℃时无σ相析出,但当CHI相大量析出后,Laves相析出量急剧减少。     

不同Mo、W含量叶片用GY200镍基合金中碳化物的析出行为

利用微观组织分析及化学相分析的方法研究了9种不同Mo、W含量的汽轮机叶片用GY200镍基合金中碳化物及γ'强化相的析出规律。结果表明,合金中出现MC、M_6C、M_(23)C_6型碳化物,MC相由一次未溶TiC和少量二次析出的TiC组成,MC相含量随W、Mo添加量增加而增加。M_6C在1080℃就开始析出,对于GY200镍基合金,M_6C析出条件可由Cr/(Cr+Mo+0.7W)≤0.847(at%)经验公式来表达。Mo添加后,M_(23)C_6含量随W添加量的增加有减少趋势。Mo促进TCP相析出的动力学比W元素的要强,利用W来替代部分Mo,能够减少Laves相、TCP相的析出。W添加4%以内将明显改善合金高温强塑性。     

不同Mo、W含量叶片用GY200镍基合金中碳化物的析出行为北大核心CSCD

利用微观组织分析及化学相分析的方法研究了9种不同Mo、W含量的汽轮机叶片用GY200镍基合金中碳化物及γ'强化相的析出规律。结果表明,合金中出现MC、M_6C、M_(23)C_6型碳化物,MC相由一次未溶TiC和少量二次析出的TiC组成,MC相含量随W、Mo添加量增加而增加。M_6C在1080℃就开始析出,对于GY200镍基合金,M_6C析出条件可由Cr/(Cr+Mo+0.7W)≤0.847(at%)经验公式来表达。Mo添加后,M_(23)C_6含量随W添加量的增加有减少趋势。Mo促进TCP相析出的动力学比W元素的要强,利用W来替代部分Mo,能够减少Laves相、TCP相的析出。W添加4%以内将明显改善合金高温强塑性。     

热处理工艺对SUS420J2塑料模具钢耐蚀性的影响

通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学工作站,研究了淬火+回火处理后SUS420J2塑料模具钢的物相组成、微观形貌和耐蚀性。结果表明:SUS420J2塑料模具钢中M_(23)C_6的存在与淬火和回火温度密切相关,较低温度(980℃和1 030℃)淬火后试样中会有部分M_(23)C_6碳化物残留,而650℃高温回火后试样会析出大量尺寸细小的M_(23)C_6碳化物。当淬火温度为1 030℃时,300℃回火后试样中可见未溶微米级M_(23)C_6碳化物,500℃回火后试样中出现较多的M_(23)C_6碳化物(粒径小于0.1μm),650℃回火后试样中可见弥散分布的M_(23)C_6碳化物(粒径约0.5μm)。相较于500℃回火后试样,300℃和650℃回火后试样表面钝化膜对基体的保护性能更好,试样耐蚀性更好;300℃回火后试样的耐点蚀性能优于650℃回火后试样的,500℃回火后试样的耐点蚀性能较差,这主要与热处理过程中富Cr的M_(23)C_6碳化物的尺寸与存在形式有关。     

超超临界锅炉用HR3C耐热钢的研究进展

介绍了一种超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的析出相特征、组织演变、力学性能和抗氧化/腐蚀性能。该合金利用Z相(Nb Cr N相)和富Nb的碳、氮化物(MX相)及M_(23)C_6来进行强化,具有优异的力学性能。在长期服役过程和热暴露条件下,该合金析出的M_(23)C_6,以及少量有害相如σ相、G相等析出降低了力学性能。该合金具有优良的抗氧化和耐腐蚀性,其抗氧化性能优于Super304H和TP347HFG合金,抗烟气腐蚀能力优于TP347HFG。最后展望了该合金的优化和发展方向。     

铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢中的第二相析出行为

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪等方法研究了铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经1050℃×1 h空冷正火后在不同温度回火的显微组织及第二相析出行为。结果表明:铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经不同温度回火后,显微组织由板条状回火马氏体和少量δ-铁素体组成,在较低温度(550℃)回火时,高密度纳米尺寸M_6C型碳化物均匀分布在马氏体板条内,随回火温度的升高,M_6C型碳化物长大成细长针状,同时在原奥氏体晶界、马氏体板条界及δ-铁素体周围析出M_(23)C_6型碳化物,继续升高回火温度至700℃,板条内不再有M_6C型碳化物析出,板条界上M_(23)C_6型碳化物颗粒逐渐长大。     

热压缩变形对Ni-20Cr-18W-1Mo高温合金碳化物析出行为的影响（英文）

采用热模拟试验机、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段,研究热压缩变形对Ni-20Cr-18W-1Mo高温合金的元素晶界偏聚和M_6C碳化物析出的影响。结果表明,热压缩变形后M_6C碳化物含量明显增加;成分分析显示晶界中的M_6C碳化物含有高含量的钨元素。同时,经过10%变形后晶界中的二次碳化物尺寸为3~5μm,而经过900和1000°C时效未变形的合金中晶界二次碳化物尺寸小于1μm。根据热力学计算结果,γ基体相和碳化物的吉布斯自由能随变形温度升高而降低,富钨的M_6C比富铬的M_(23)C_6稳定。与实验结果比较发现,压应力加速了钨元素在晶界区域的偏聚速率,进一步增加了富钨的M_6C在晶界中的析出速率。     

热处理工艺对冷作模具钢GYCRF组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和冲击试验等分析手段,对不同淬、回火热处理条件下的冷作模具钢GYCRF的组织和性能进行了研究。结果表明:GYCRF钢淬火后存在含Nb、Mo和V等合金元素的碳化物,1080～1120℃是最佳的淬火温度范围;在520℃回火时存在二次硬化峰,回火组织中主要为富含Nb、V等合金元素的MC型碳化物和以Cr元素为主的M_(23)C_6型碳化物;与常用冷作模具钢DC53相比,由于淬火前MC碳化物中Nb部分替代了V,在合金质量比一定的前提下,Nb的加入使得V含量相对降低,造成基体中固溶的V元素和回火时MC型碳化物析出量相对减小,回火硬度降低,冲击韧性高于DC53钢。     

一种超超临界电站用镍铁基高温合金凝固和析出相的热力学评估

利用热力学计算软件JMat Pro和镍铁基合金数据库,计算分析了一种新型γ′相强化镍铁基高温合金的凝固特征温度和热力学平衡相的析出行为;评估了调整γ′相形成元素Al、Ti,抗蚀元素Cr和C含量对合金凝固特征温度和相析出行为的影响。结果表明:合金主要相组成为γ、γ′、MC和M_(23)C_6;随着Ti和Al含量的提高,γ′相的析出温度和含量增加,Ti元素的影响更显著;Cr含量的增加会降低合金液相线、固相线和M_(23)C_6相的析出温度并致M_(23)C_6相的析出含量先增加后减小;增加C含量会减小合金的结晶温度间隔、提高MC和M_(23)C_6相的析出温度和析出含量。本模拟研究结果将为合金的优化设计提供参考。