高温时效对Super304H钢奥氏体点阵常数的影响

利用金相显微镜、电子探针、透射电镜和X射线衍射等多种分析手段研究了不同时效温度下新型耐热钢Super304H奥氏体点阵常数的变化规律。结果表明,Super304H钢经700~1350℃一系列温度时效后,其组织均为单一的奥氏体(γ)基体+析出相,γ基体点阵常数a变化反映了析出相的析出与溶解的变化过程。Super304H钢供货状态下因绝大部分合金元素固溶于基体,γ基体点阵发生较大畸变a值较大,700℃时效后因M23C6和Nb(C,N)析出a值变小,至850℃时a值最小,超过850℃后因M23C6逐步溶解引起晶格膨胀,到1000~1050℃时a值接近供货条件时的a值。1150℃时因Nb(C,N)大量析出a值又变小,继续升温时因Nb(C,N)发生熟化元素重新固溶a值增大。     

Super304H奥氏体耐热钢微观组织研究

为了深入认识新型奥氏体耐热钢Super304H(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)的微观组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等手段,研究了Super304H钢合金元素的分布和析出相的组成及分布形态.试验结果表明,Super304H钢在供货状态下的显微组织由γ-基体和析出相组成.与传统的18-8不锈钢相比,这种奥氏体钢晶粒均匀细小,晶粒尺寸约46μm.析出相主要由Nb(C,N)和富铜相组成,Nb(C,N)有呈方向性分布的条块状和呈弥散分布的细小颗粒状两种形态,条块状的Nb(C,N)是软化过程中残留下来的,而弥散分布的是固溶处理及冷却过程中析出形成的.其中弥散分布的Nb(C,N)与富铜相对细化晶粒和改善钢的高温强度起重要作用,而多种复合强化机制使得Super304H钢具有优异的高温性能.     

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.     

Q460FRW耐火钢的组织稳定性

采用Thermo-Calc热力学软件计算Q460FRW耐火钢的平衡态析出相。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察和分析Q460FRW耐火钢600℃保温处理前后的基体与析出相演变。结果表明:600℃下的平衡态析出相由M7C3,M23C6(M=Fe,Cr,Mo,Mn)和MX(M=Nb,Ti;X=C,N)构成。热机械控制工艺下,组织主要由粒状贝氏体和针状铁素体构成。600℃保温处理后,粒状贝氏体中的M/A组元逐渐分解,针状铁素体逐渐转变为块状铁素体。随600℃下保温时间的延长,富Cr/Mn的M7C3相尺寸持续增加,富Nb/Ti的MX相尺寸在小幅度增加后保持稳定,未发现M23C6型析出相。在保温过程中,Mo主要以固溶态存在,其对耐火性能的作用主要为固溶强化。     

钒的添加对S30432奥氏体耐热钢影响的研究

本工作研究了添加0.18％的V对S30432奥氏体耐热钢的影响.对比了不含V和含V的S30432钢650℃持久断裂时间,测量了固溶态和持久断裂后试样的硬度,利用OM、SEM、TEM和Thermo-Calc软件研究了V对S30432钢析出相的影响,分析了V的加入对S30432耐热钢强度改善的机理.结果表明,在S30432钢中添加0.18％V,延长了其650℃持久断裂时间并提高了硬度.含V的S30432钢不仅晶粒变细,而且二次MX相数量更多.特别是,含V的S30432钢存在大量细小的Z相(Cr(Nb,V)N).这是由于V(C,N)溶解温度较Nb(C,N)低,V的添加促进了MX相的溶解,促使含V的S30432钢优先析出细小的Z相.Z相的析出强化是含V钢硬度和强度增加的主要原因.     

含Ru铸造镍基高温合金的显微组织

研究了3%（质量分数）Ru对低Cr高W铸造镍基高温合金的影响。对比分析了含Ru和无Ru合金的铸态，1260℃/4h，1260℃/4h 1280℃/4h，1260℃/4h 1300℃/4h固溶热处理和1260℃/4h， 1100℃/100h热暴露试验得到的显微组织。结果表明：Ru的加入不会改变合金中析出相的种类，但会影响γ'相和M6C碳化物的稳定性，使γ'的固溶温度大约降低10℃，并使合金在1100℃下有较强的γ'筏排化倾向。Ru明显抑制合金中初生和次生M6C碳化物的析出，有利于稳定高温合金的显微组织。     

18Cr10NiNb耐热钢析出相的热力学计算和平衡相分析

将18Cr10NiNb耐热钢在650℃进行10,000h的时效试验,用扫描电镜和透射电镜分析了18Cr10NiNb奥氏体耐热钢的组织,通过热力学计算研究了500-1400℃碳、铌和氮含量的变化对平衡析出相的影响。结果表明:在18Cr10NiNb钢的时效过程中在晶内析出了富Nb的MX相,在晶界析出了富Cr的M_(23)C_6相。根据热力学计算,其平衡析出相为MX,M_(23)C_6和σ相。MX相和M_(23)C_6型碳化物的最高溶解温度分别约为1340℃和840℃。MX相的数量随C和Nb含量的提高而增加。σ相的数量随着C含量的提高而减少。添加0.2%的N元素后,MX相为含有N、Nb、Cr和少量C的复杂碳氮化物,且在其平衡组织中出现了Cr_2N相。     

热轧态Inconel690合金中碳化物的溶解和析出

研究了热轧态690合金中碳化物的溶解和析出行为及其结构,结果表明:在热轧态合金中存在的碳化物多数沿晶界长条状分布,少量呈颗粒状分布于晶内,类型为M_(23)C_6.热轧态合金的晶界和晶内碳化物的完全固溶温度分别为1050℃、1080℃,在低固溶温度下未完全溶解的残余晶界碳化物直接导致后续TT处理晶界不再析出碳化物;将合金完全固溶处理后,在后续TT处理的晶界上会重新析出细小、半连续的碳化物.     

固溶温度对等离子快速成形Inconel625合金组织的影响

为了优化快速成形零件组织和力学性能,利用脉冲等离子焊接快速成形工艺制备了Inconel625合金薄壁零件.采用扫描电镜、透射电镜研究了固溶温度对成形零件组织的影响规律.结果表明:沉积态组织以胞状枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,同时,在枝晶间隙析出大量的Laves相和少量的MC碳化物.经过720℃/1 h的固溶处理,金相组织没有发生明显变化,但导致γ″(Ni3Nb)相的析出.经850℃固溶处理,组织中的Laves相部分被溶解,生成了针状δ相.当固溶温度升高到980℃,Laves相几乎完全溶解,δ相发生了部分回溶.而经过1 080℃固溶处理,消除了元素的偏析和Laves相,但再结晶导致晶粒严重长大.980℃是最佳的固溶处理温度.     

Sanicro25耐热钢中析出相的热力学计算与平衡相分析

利用热力学软件Thermal-Calc计算了Sanicro25耐热钢中的平衡态析出相,分析讨论了关键元素含量变化对析出相的影响规律.研究结果表明:增加钢中W、C含量可以升高M23C6的回溶温度以及增加M23C6的析出量,Cr、Co含量对M23C6的析出量没有明显影响;Cr含量越低,W含量越高,Laves相的回溶温度越高,析出量越大;Cr、N含量越低,Nb含量越高,MX相的析出量越高;Nb含量越高,N含量越少,Z相的析出量越大;W、Cr含量越高,σ相析出量越大,回溶温度越高.     

三种常用不锈钢的耐局部腐蚀性能

研究了微量元素含量不同的1Cr18Ni9Ti、304、316L三种奥氏体不锈钢的耐局部腐蚀性能,包括晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀。结果表明,Ti元素的添加和较低的含C量都能改善抗晶间腐蚀性能;Cr和N含量最高的固溶态304不锈钢最耐点蚀;Ni含量最高的固溶态316L在42%沸腾氯化镁溶液中抗应力腐蚀性能最优。     

超快冷条件下含Nb钢铁素体相变区析出及模型研究

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了超快冷条件下含Nb钢在铁素体相变区的析出行为。考虑Nb(C,N)在铁素体中的固溶度积和Nb元素在铁素体中的扩散系数,给出了超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出模型。结果表明:轧后超快冷至650℃(铁素体相变区)可抑制Nb在奥氏体中析出,实现Nb在铁素体相变区中的析出;与在奥氏体中析出行为相比,Nb在铁素体中析出物数量明显增加,尺寸显著细化,析出物粒子密度由79个/μm2增加到373个/μm2,析出物尺寸由12.9nm细化到8.1nm,有利于发挥Nb的析出强化效果;该含Nb实验钢在铁素体中析出时最大形核率温度为620℃,最快沉淀析出温度为700℃,且计算与实测的析出相体积分数吻合良好,说明该模型可以用来模拟超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出行为。     

高温固溶热处理对HIP态FGH96合金中碳化物影响规律的体视学研究

利用金相显微镜,扫描电镜和透射电镜并结合体视学基本原理,对在不同固溶温度和冷却方式(空冷和炉冷)下热等静压(HIP)态FGH96合金中碳化物的数量、空间分布及尺寸分布等进行了定量表征和对比研究。结果表明:HIP态FGH96合金中碳化物主要为富Nb和Ti的MC,在原始颗粒边界(PPB)上分布的碳化物主要为块状,在PPB区域以外分布的碳化物主要由块状和花状MC组成。在1180℃以下进行固溶热处理时,碳化物含量增加并且加剧了合金中的PPB;当固溶温度达到1180℃以上时,随着固溶温度的升高,合金中碳化物数量减少,PPB逐渐消失。1200℃固溶后炉冷,固溶在基体中的碳主要以非PPB碳化物形式重新析出,会导致合金中PPB碳化物数量的降低,即使合金中的碳化物总量与固溶热处理前几乎相同。另外,空冷合金中PPB碳化物尺寸为单峰分布,而炉冷合金中则表现为双峰,后者与炉冷过程中碳化物能够重新析出密切相关。     

Al、Ti含量对Inconel 718合金铸造组织和凝固行为的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射分析(XRD)测试手段,结合JMatPro模拟计算分析研究了Al、Ti含量对Inconel 718铸锭组织和凝固行为的影响。结果表明,不同Al、Ti含量Inconel 718合金的铸态组织均呈典型树枝状结构,枝晶间析出相主要由(γ+Laves)共晶相和少量M(C,N)构成。随着Al/Ti原子比的升高,铸态组织中黑色枝晶间区域数量明显增加,Laves相形态由块状向共晶筛网状转变,同时Laves相周围析出的针状一次δ相和枝晶间γ″相数量减少;Inconel 718合金的凝固次序没有改变,合金的液相线由1363.5℃(合金Ⅰ)降低至1358.7℃(合金Ⅲ),而Laves相初熔温度和MC相固溶温度变化不大(不超过1.4℃);Nb,Mo,Ti元素在枝晶间的偏析程度随着Al/Ti原子比的升高而减轻。热力学计算结果显示,增加Al/Ti原子比可以提高γ′相数量,降低γ″相的数量。改型合金的硬度值随着Al/Ti原子比的提高而增加,当Al/Ti=4.32且(Al+Ti)=3.1at.%时,硬度值达到了345HV,比Inconel 718母合金硬度提高了23.7%。     

高温时效Super304H耐热钢的组织、硬度及其关系模型

将Super304H耐热钢分别在650~700℃进行高温时效,研究了该钢时效过程中显微组织结构和硬度的变化规律,并建立了硬度与Larson-Miller参数(P函数)之间的数学关系模型。结果表明:Super304H耐热钢的硬度随时效温度升高显著降低;温度恒定,随着时效时间的延长,其硬度先增加后降低,最后趋于稳定。基于相同P函数,采用线性拟合方法得到的高温时效Super304H耐热钢硬度与其P函数关系模型计算得到的硬度与试验实测硬度相吻合,该模型可用于服役态耐热钢管剩余服役寿命预测。     

30Cr3SiMnNiW钢中未溶碳化物的研究

通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及物理化学相分析等实验手段研究了不同奥氏体化温度处理状态下30Cr3SiMnNiW钢的微观组织。针对高温平衡相的稳定性及其合金成分与温度的关系,采用热力学及固溶度积经验公式进行了计算,结果表明,860～950℃淬火后,马氏体板条束间弥散分布少量未溶M6C相,富集W、Mo、Fe等元素,950℃时完全溶解;完全奥氏体化处理时,由于VC相的固溶度积较大,并未沉淀析出,完全固溶于基体。     

GH925高温耐蚀合金升温相态转变行为及热处理工艺研究

采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)等表征方法,对GH925合金的锻态相转变行为、固溶时效态热处理工艺性能及显微组织进行了研究。研究表明合金从室温25~1 100℃升温区间的相转变序列为:MC相(转变温度为540℃-终止析出温度为1 043℃,下同);γ′相(578~978℃);M23C6-M7C3(679~758℃);σ相(723.5~879℃);η相(807~978℃)。合金锻态组织经(990~1 010℃)×2h固溶+740℃-760℃×8h时效处理,可以获得最佳的综合力学性能。1 000℃×2h固溶+780℃×8h时效热处理,沿晶界有大量的脆硬针片状σ相析出,造成合金冲击韧性的急剧下降。     

分级固溶处理对8Cr4Mo4V钢的微观组织和硬度的影响

对8Cr4Mo4V航空轴承钢进行分级固溶处理,即在1000~1060℃的初级固溶处理和在1080~1100℃的二级固溶处理,并观察和测试其组织和硬度,研究了分级固溶温度的影响。结果表明,随着初级固溶温度的提高(二级固溶处理为1080℃×10 min),钢中未溶碳化物的体积分数从4.37%逐渐降低到3.43%,但是晶粒没有明显长大。随着二级固溶温度的提高(初级固溶处理为1060℃×30 min),未溶碳化物的体积分数从3.51%逐渐降低到2.84%,平均晶粒尺寸显著增大。当初级固溶温度较低或二级固溶温度较高时,8Cr4Mo4V钢的回火硬度较高。为了使8Cr4Mo4V钢具有高硬度同时避免晶粒粗化,初级固溶温度宜为1020~1050℃,二级固溶温度宜为1080~1090℃。对这种钢进行1020℃×20 min+1090℃×10 min固溶处理后,其平均晶粒尺寸为12.1 μm,回火硬度为63.8 HRC,冲击吸收功为15.28 J,室温抗拉强度为2664.3 MPa。     

FGH95镍基合金的电解萃取及相组成与分布特征

通过对热处理态FGH95合金进行电解萃取,组织形貌观察及XRD分析,研究了FGH95合金的相组成及γ′相的粒度分布.结果表明,经1140℃固溶和时效处理后,合金的组织结构由γ′,γ相,(Nb,Ti)C、( Nb,W)B2,Nb13B2和Cr23C6等碳、硼化物组成,其中合金中γ′,γ基体相的质量分数分别为47.8％和51.2％,其碳、硼化物的质量分数约为1％.合金中晶内为细小γ′相弥散分布,而粗大γ′相沿较宽的颗粒边界区域不连续析出;其中,在36～60nm之间的γ′相粒子质量分数为30.6％,在60～96nm之间的γ′相粒子质量分数为29.1％,γ′相的结构组成式为:(Ni0.896C00.055Cr0.017Fe0.031)3 (Ti0.224Nb0.134Al0.473Mo0.038W0.066 Cr0.064).     

4Cr14Ni14W2Mo钢中的碳化物

本文研究了4Cr14Ni14W2Mo 钢中碳化物的性态,溶解和析出规律及其对性能的影响。指出,该钢中存在球形、立方体形和六方柱体形等多种形态碳化物,但均为 M_(2(?))C_6。较低温度时效析出的碳化物为立方体形,细小弥散,与基体共格,有明显强化作用。未溶碳化物和较高温度二次固溶后析出的碳化物多为球状和六方柱体形,尺寸较大,与基体不共格,强化作用有限。二次固溶沿晶界择优析出的粗大链状碳化物和时效沿晶析出的网状碳化物易导致沿晶断裂。