超高强度马氏体时效钢的力学行为与微观组织演化的关系

用高分辨透射电镜(HRTEM)和原子探针层析技术(APT)等手段研究了2.4 GPa级超高强度马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律及其与材料力学性能的关系。对组织观察的结果表明,马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律分为三个阶段：时效初期富Ni和富Ti团簇的形成、峰时效期金属间化合物Ni₃Ti及其界面处富Mo相的形成、过时效阶段Ni₃Ti的粗化和富Mo相过渡为Ni₃Mo。力学性能的实验结果表明,随着时效时间的延长抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,时效时间为4 h时抗拉强度达到最大值2560 MPa。断裂韧性呈现与抗拉强度相反的变化趋势,时效时间为4 h时的断裂韧性值最低,仅为20 MPa·m^1/2。根据不同时效阶段材料中析出相的演化规律,探讨了马氏体时效钢的力学行为与析出相的关系。     

热处理制度对OCr13Ni8Mo2Al钢组织和性能的影响

研究了热处理制度对OCr13Ni8Mo2Al钢微观组织性能的影响。结果表明，含有高密度位错的板条马氏体及与基体共格的细小弥散分布的β-NiAl沉淀析出是该钢具有高强度的主要原因。530℃左右时效强度达到峰值，510℃左右时效冲击韧性处于谷值。时效过程中合金的脆性与残余奥氏体的分解无关。     

时效工艺对AerMet100钢强韧性能的影响

采用正常时效、预时效+正常时效、双时效等多种时效工艺对热锻后的Aer Met100钢进行热处理,研究时效工艺对Aer Met100钢回火组织及力学性能的影响。结果表明:正常时效处理后Aer Met100钢的抗拉强度较高(1978 MPa),但是冲击韧性较低(冲击功74J);双时效处理后冲击韧性较高(冲击功102J),但是抗拉强度较低(1662 MPa);经过预时效+正常时效(510℃×30 min,+482℃×5 h)处理得到优良的强韧性能,其抗拉强度为1946 MPa,冲击功为104 J。强韧性提高的原因是:510℃预时效促进了C原子扩散,提高了膜状逆转奥氏体含量及其稳定性,有利于韧性的改善;同时,预时效保温时间短(≤30 min),析出相M2C未与基体脱离共格关系,析出的强化作用提高了强度。     

热处理制度对0Cr13Ni8Mo2Al钢组织和性能的影响

研究了热处理制度对0Cr13Ni8Mo2Al钢微观组织和性能的影响.结果表明,含有高密度位错的板条马氏体及与基体共格的细小弥散分布的β-NiAl沉淀析出是该钢具有高强度的主要原因.530℃左右时效强度达到峰值,510℃左右时效冲击韧性处于谷值.时效过程中合金的脆性与残余奥氏体的分解无关.     

热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响

针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢,通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法,研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa,屈服强度可达1762MPa,具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织,在时效过程中,马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高,NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化,从而使强度在到达峰值后迅速下降,出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+(-70℃)冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。     

时效温度对0Cr17Ni4Cu4Nb钢组织及力学性能的影响

以0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢为研究对象,分析了不同时效温度对其显微组织和力学性能的影响,并对试样断口特征进行了观察分析。结果表明:随着时效温度的升高(480~550℃),材料的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2呈逐渐下降的趋势,而材料的断面收缩率Ψ和伸长率δ5呈逐渐上升的趋势;材料的冲击韧性aku受时效温度的影响比较明显,呈逐渐上升的趋势,其中在550℃时aku达到213.4(J·cm-2)。同时由断口观察分析结果显示,时效温度为550℃时拉伸断口的放射区最小,其塑性最好;冲击断口塑性变形最为明显,纤维区和剪切唇区所占的比例最大。0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢随着时效温度的升高,淬火马氏体基体开始回复、再结晶,逆转变奥氏体开始生成并长大,导致材料中的残余奥氏体含量增加,而残余奥氏体的存在有利于0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢保持良好的塑性和韧性。     

变质高锰钢析出相的演变及力学性能的研究

为了有效改善高锰钢的组织和性能,通过变质处理和弥散处理相结合的方法,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM),对稀土-低熔点合金变质高锰钢时效析出相进行研究.结果表明:实验用钢在460℃时效1 h时,基体上开始有球状析出相析出,随着时效时间的延长,析出相由球状向针状转变;520℃时效1 h,晶界上有少量的球状析出相,基体上析出相为细针状;580℃时效1 h,析出相为粗大的针状,且基体发生了奥氏体向珠光体转变.随着时效温度的升高,变质高锰钢时效析出相由球状转变为针状,针状析出相与球状析出相晶体结构不同,针状析出相更加趋于稳定.变质高锰钢的硬度随着析出相增多而升高,(Mn,Fe)7C3细针状析出相在冲击韧性和耐磨性起主导因素,变质高锰钢最佳时效工艺应使耐磨析出相析出,且未引起微观应变增大.本次实验用钢最佳时效工艺参数为520℃下时效1 h.     

新型耐热钢Super304H高温时效后的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射等手段并通过显微硬度和冲击实验,研究了Supre304H钢经750～1350℃时效后的微观组织和性能.结果表明:高温时效后Super304H钢的微观组织为γ相+析出相;随时效温度的不同,基体晶粒尺寸及析出相的种类、分布发生不同的变化.在750℃左右因微细沉淀强化及细晶组织使得显微硬度达到最大值,而后随温度升高以及析出相、晶粒尺寸与固溶元素的变化,显微硬度呈现先快速下降后缓慢下降的趋势;时效试样的冲击功值随温度升高在850℃左右,由于M23C6沿晶界大量析出导致晶界脆化而达到最低值,后又因析出相的再溶解致使晶界脆化效果趋弱而逐渐升高.     

时效温度对Cu沉淀强化超高强海工钢力学性能的影响

采用Thermo-Calc软件、SEM和HRTEM等分析技术研究了时效温度对低碳超高强海工钢中Cu的析出行为及其对力学性能的影响。结果表明,400～550℃时效,由于Cu的时效沉淀析出,Ni-Cr-Mo-Cu钢的时效硬度显著高于Ni-Cr-Mo钢,最高时效峰值硬度达到386HV。525℃时效,Cu粒子具有较低的粗化速率,Cu粒子析出的平均半径为5. 2 nm,强化机制为切过机制,产生的强化增量约为100 MPa。时效温度升高至550～575℃,Cu粒子粗化,强化机制转变为绕过机制,强化增量小于50 MPa。Ni-Cr-Mo-Cu钢525℃时效可以获得良好的强韧性,屈服强度达到1 120 MPa,-80℃低温V型冲击功为76 J,与Ni-Cr-Mo钢相比,添加Cu使其屈服强度、-80℃冲击功分别提高9%和15%。     

调质工艺对X80级管件钢性能与组织影响研究

为研究调质工艺对X80级管件钢的性能和组织影响,通过力学性能检验、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、萃取复型及电子背散射衍射(EBSD)等手段,研究了同一温度淬火后,不同回火温度对X80级管件钢性能和组织的影响.结果表明,经940℃淬火后,在500~650℃范围内回火,试验钢的屈服强度和抗拉强度随回火温度的升高均先增加后降低.随回火温度的升高,试验钢由板条贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)的混合组织转变为GB和准多边铁素体(QF)混合组织,M/A岛由细长条状变为颗粒状,并发生分解,BF中的板条亚结构逐渐弱化.在500~600℃范围内,组织中析出相随回火温度升高逐渐增多,600℃时析出相开始聚集长大,温度继续升高,析出相尺寸明显增大.回火过程中,试验钢屈服强度受基体组织软化和析出强化两方面的影响.试验钢的低温冲击韧性随回火温度升高逐渐增大,主要是大角度晶界比例增加所致.     

Effects of aging temperature on the microstructure and mechanical properties of 1.8Cu-7.3Ni-15.9Cr-1.2Mo-low C, N martensitic precipitation hardening stainless steel

The effects of aging temperature on the microstructure and mechanical properties of a newly designed martensitic precipitation hardening stainless steel, which is 1.8Cu-15.9Cr-7.3Ni-1.2Mo-low C, N steel, for improving the toughness, ductility and corrosion resistance of stainless steel of 1000 MPa grade tensile strength were experimentally investigated. The specimen aged at 753 K for 14.4 ks has a typical lath martensitic structure with about 12% interlath austenite, while the specimens aged at 813 K and 853 K for 14.4 ks have the lamellar duplex microstructure of the reverted austenite and the aging hardened martensite. The formation process of reverted austenite is controlled by diffusion of Ni in martensite. The mean size of precipitates which are enriched with Cu increases with rising aging temperature, however, it is about 30 nm even after aging at 853 K for 14.4 ks. The specimens aged at 813 K and 853 K for 14.4 ks, in which the reversion of martensite to austenite is observed, have the excellent combinations of strength, ductility and toughness.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响.结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用.这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的.钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用.细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性.     

Interfacial microstructure and strength of partial transient liquid-phase bonding of silicon nitride with Ti/Ni multi-interlayer

Partial transient liquid-phase bonding (PTLP bonding) of silicon nitride (Si₃N₄) ceramic has been performed using Ti/Ni multi-interlayer in vacuum at 1273–1423 K. Interfacial microstructures were examined by scanning electron microscope, electron probe micro-analysis, and X-ray diffraction. The joint strength has been measured by four-point bending tests from room temperature up to 1000 °C. Interfacial structure of Si₃N₄/TiN/Ti₅Si₃ + Ti₅Si₄ + Ni₃Si/(NiTi)/Ni₃Ti/Ni is formed after bonding process. The NiTi layer is gradually consumed with simultaneous growth of the reaction layer and the Ni₃Ti layer. The room temperature joint strength is significantly affected by the reaction layer thickness, whereas the elevated temperature joint strength significantly depends on whether the low melting point NiTi layer exists in the joint. The joint strength of more than 100 MPa is retained up to 800 °C as the NiTi layer is completely consumed. A model is proposed to optimize the PTLP bonding parameters for optimizing joint strength at both room temperature and elevated temperature.     

时效态Fe-Mn-Al-C钢的性能和变形机制

采用OM、SEM、XRD、EBSD以及TEM等手段分析时效温度对Fe-30Mn-9Al-0.9C-0.45Mo钢中奥氏体的晶粒尺寸和力学性能的影响.结果 表明:时效处理对Fe-30Mn-9Al-0.9C-0.45Mo钢的组织和性能有较大的影响.在450℃时效的实验钢其抗拉强度为863 MPa、断后伸长率为56.1％、强...     

Cu对9Ni钢强度和低温韧性的影响

研究了Cu含量(质量分数)对9Ni钢强度和低温韧性的影响,并结合显微组织观察和精细结构分析了含铜9Ni钢的强韧化机理.结果表明,经过淬火+两相区淬火+回火(QLT)处理,Cu含量由0提高到1.5%,9Ni钢的室温屈服强度和抗拉强度分别提高约150和105 MPa;随着Cu含量的提高-196℃低温冲击功呈现先增加后降低的趋势,Cu含量为1.0%时达到最高值157 J,而所有含铜9Ni钢的冲击功均保持在较高的水平。随着Cu含量的增加,钢中二次回火马氏体增加而铁素体减少;颗粒或短杆棒状Cu析出物在基体上析出,组织强化与析出强化共同使钢的强度提高。同时,Cu的加入提高了二次回火马氏体板条边界上的逆转奥氏体含量,并富集于逆转奥氏体中提高其稳定性,从而提高了钢的低温韧性。     

真空分级淬火对8Cr4Mo4V钢组织和性能的影响

在真空条件下对航空轴承用8Cr4Mo4V钢进行不同温度的分级淬火并采用扫描电镜观察其微观组织、用XRD谱进行相分析并测试洛氏硬度、冲击性能和旋转弯曲疲劳性能,研究了真空分级淬火对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,真空分级淬火后的8Cr4Mo4V钢其微观组织由下贝氏体、马氏体/残余奥氏体和碳化物组成;随着分级淬火温度的提高,淬火和回火态钢中析出碳化物的数量增加,残余奥氏体的含量降低。分级淬火温度为580℃时淬火态钢中贝氏体的含量最高(达到13.87%),残余奥氏体的含量为28.59%。回火后析出碳化物的含量和洛氏硬度均为所有分级温度中的最大值,分别为4.37%和62.38HRC。真空分级淬火能提高8Cr4Mo4V钢的综合力学性能。与未分级真空淬火相比,进行580℃×10 min真空分级淬火的8Cr4Mo4V钢的冲击韧性提高了23.3%,旋转弯曲疲劳极限提高了110 MPa。     

Microstructure Evolution of a 10Cr Heat-Resistant Steel during High Temperature Creep

The microstructure evolution of a 10Cr ferritic/martensitic heat-resistant steel during creep at 600℃ was investigated in this work.Creep tests demonstrated that the 10Cr steel had higher creep strength than conventional ASME-P92 steel at 600℃.The microstructure after creep was studied by transmission electron microscopy,scanning electron microscopy and electron probe microanalysis.It was revealed that the martensitic laths were coarsened with time and eventually developed into subgrains after 8354 h.Laves phase was observed to grow and cluster along the prior austenite grain boundaries during creep and caused the fluctuation of solution and precipitation strengthening effects,which was responsible for the two slope changes on the creep rupture strength vs rupture time curve.It was also revealed that the microstructure evolution could be accelerated by stress,which resulted in the lower hardness in the deformed part of the creep specimen,compared with the aging part.     

时效处理对4A双相不锈钢σ相析出及性能的影响

对固溶处理后的4A双相不锈钢(DSS4A)进行不同温度(750~900℃)的等温时效处理,利用OM观测各个时效温度下σ相的析出行为,重点观测了σ相在850℃时效不同时间(1h、2h和4h)的析出过程,并通过SEM、EDS和TEM等检测手段对850℃、4h时效处理后的σ相析出形貌进行分析,揭示了σ相的析出特征及形成机理。最后对时效条件下4A双相不锈钢的力学性能和耐蚀性能也进行了相应研究。结果表明:σ相富Cr、Mo而贫Ni,属于四方结构,由高温铁素体分解而成;σ相析出量随时效温度的升高先增加后降低并在850℃时达到峰值,同一温度下时效时间越长,σ相析出越多;σ相使材料硬度提高,但材料抗拉强度、冲击韧性和耐腐蚀性整体呈下降趋势,其中冲击韧性对σ相析出尤为敏感。     

低焊接裂纹敏感性钢回火组织及力学性能研究

为优高强度低焊接裂纹敏感性钢的力学性能,对其热轧态钢板进行了不同温度的回火实验.通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了回火显微组织的演变特征,并结合相应的力学性能检测手段分析了不同回火温度下显微组织与力学性能的关系.结果表明,550℃回火后屈服强度和抗拉强度较热轧态强度分别提高了115和30 MPa,平均冲击功提高了...