时效处理对Al-Cu-Li合金冷轧板材微观组织和力学性能的影响

利用SEM、TEM和拉伸性能测试方法研究时效时间(时效温度180℃)对Al-Cu-Li合金冷轧板材微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:实验确定Al-Cu-Li合金的最佳时效时间为15 h,此时时效处理得到的TEM图中峰值时效析出相包括δ'、T1、θ'与S'相。由合金断口形貌发现主要发生了沿晶断裂与穿晶断裂,生成了部分小尺寸韧窝。随着时效时间的增加,Al-Cu-Li合金的时效硬度先增加后降低,屈服强度和拉伸强度单调增加,伸长率单调减小。时效时间15 h下合金的硬度、屈服强度、拉伸强度和伸长率分别为142 HV、338 MPa、292 MPa和8.4%。     

时效对T23耐热钢TLP连接接头组织与性能的影响

用FeNiCrSiB合金箔作中间层,氩气保护,在焊接双温工艺(加热温度1240℃,保温50 s,等温凝固温度1210℃,保温4 min,压力6 MVa)条件下,对T23耐热钢管进行TLP连接.然后对焊接试样进行700℃、不同时间的时效试验.利用力学性能试验机对接头拉伸性能进行测试,利用金相显微镜、显微硬度计分析不同时效时间后TLP连接接头的显微组织和接头区域显微硬度.结果表明:接头经700℃×500h时效后,中间层元素进一步向母材扩散,接头组织成分均匀化增强,焊缝与母材硬度的差异明显缩小,接头的拉伸性能合格,断裂位置均位于远离焊缝的母材区域,从而保证了接头在时效后性能的稳定.     

新型高强2A97铝锂合金组织和性能研究

通过室温拉伸、布氏硬度试验和TEM、XRD等手段,研究了新型高强Al-Li-Cu-X合金2A97在淬火变形4%后135℃时效组织和性能的演变。结果表明：2A97合金经淬火变形后在135℃时效,随时效时间增加,抗拉强度和屈服强度先升高后降低,塑性逐渐下降,峰值时效135℃,48h的抗拉强度为577MPa,屈服强度为519MPa,伸长率为6.7%,布氏硬度值先快速升高后缓慢增加。淬火变形后时效的显微组织主要为T1（Al2CuLi）、θ′/θ″（Al2Cu）、δ′（Al3Li）和δ′/β′（Al3Zr）共生相,随时效时间增加,T1相数量和尺寸增加,δ′相数量增加,直径减小。     

高温时效HR3C和T92耐热钢的老化行为及寿命预测

HR3C及T92两种典型超(超)临界机组耐热钢分别在650~700℃进行高温时效,研究时效过程中显微组织结构和硬度的变化规律,建立硬度与Larson-Miller参数(P函数)间关系数学模型。结果表明,两种耐热钢的硬度均随时效温度升高显著降低;温度不变,随着时效时间的延长,HR3C耐热钢的硬度先增加后减小,而T92钢硬度单调下降,最后都趋于稳定。孪晶界消失以及晶界与晶内析出相的析出、长大是导致时效过程中两种耐热钢硬度变化的主要原因。采用线性拟合的方法,得到了时效耐热钢硬度与其P函数关系模型。基于相同P函数,计算所得时效钢硬度与测量的硬度吻合,该模型可用于服役耐热钢管服役寿命预测。     

过时效热处理对2A70铝合金组织和性能的影响

采用显微组织观察、性能测试相结合的方法,研究了220℃和250℃过时效热处理制度对2A70铝合金自由锻件(固溶+时效)的显微组织、硬度和室温拉伸性能的影响规律。结果表明:固溶+时效状态的2A70自由锻件经220℃的过时效,随时间的延长其组织、硬度和室温拉伸性能有一段转好上升,然后再转差下降至崩溃;而250℃的过时效将直接导致其组织、硬度和室温拉伸性能崩溃。2A70自由锻件固溶+时效状态的典型显微组织为α-Al+S(Al_2CuMg)+Mg_2Si相,随着过时效温度、时间的增加,原始晶界逐步淡化、局部出现再结晶、原始晶界消失、基体析出颗粒相,而S(Al_2CuMg)相无明显变化。随着颗粒析出相的增加,试样的硬度和室温拉伸性能整体呈下降趋势。     

时效制度对2A97铝-锂合金组织和性能的影响

通过拉伸测试和透射电镜分析,研究时效温度和时间对2A97铝锂合金组织和性能的影响。结果表明:经淬火后分别在135℃和155℃时效,随着时效温度升高,2A97合金强度升高,达到峰值强度的时间提前,延伸率降低;随着时效时间延长,合金屈服强度升高,抗拉强度则先升高而后降低,出现峰值强度,延伸率下降;当合金在155℃时效36 h,获得最佳强度和塑性匹配,抗拉强度为500 MPa,屈服强度为413 MPa,延伸率为7%;随着时效温度升高,合金组织中T1(Al2CuLi)相数量增加;135℃的过时效合金显微组织主要为θ′/θ″(Al2Cu)相和δ′(Al3Li)相,155℃的时效合金显微组织主要为T1相、θ′/θ″相和δ′相。     

1Cr18Ni9钢的组织及性能与拉伸变形的关系

研究了热电锅炉用1Cr18Ni9钢管经变形和时效处理后的组织、性能与拉伸变形的关系。研究结果表明:钢管的抗拉强度,屈服强度和硬度随着变形量增加而增加,断后伸长率随之下降。随着钢管变形程度增加,硬度大幅上升;而时效时间对硬度影响较小。经800℃×3 000 h的时效处理后,未预变形的钢管在750℃下的高温塑性有所降低;而拉伸变形后钢管在750℃下的高温塑性有小幅提高。     

时效成形对7075铝合金焊接接头显微组织与力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺(FSW)、时效成形试验、维氏硬度、金相观察和拉伸性能测试等方法研究了在180℃和不同时效时间下时效成形对7075铝合金FSW焊接接头显微组织与力学性能的影响。研究结果表明:随着时效时间的增加,母材区的第二相粒子逐渐减少,晶粒发生细化,热影响区与热机影响区的第二相粒子先增加后减少,在12 h时达到最多,焊核区的第二相粒子数量上无明显变化;抗拉强度与伸长率均先增大后减小,抗拉强度在12 h时达到最大,最大值为364. 15 MPa,伸长率在10 h达到最大值,最大值为3. 72%,拉伸断裂位置都在焊缝的前进侧。随着时效时间增加,各区硬度呈下降趋势,整体上母材区的硬度最高,热影响区的硬度最小,焊核区的硬度大小处于母材区与热影响区之间。     

时效工艺对GH2132高温合金组织和性能的影响

通过对合金显微组织分析和力学性能测试,研究了时效工艺对GH2132合金组织和性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,合金中孪晶数量先增加后减少,最后趋于稳定状态;抗拉强度随着时效时间先增加后趋于稳定;在700℃时效时,屈服强度逐渐增加,最后趋于稳定;720℃与740℃时效时,屈服强度先增加达到峰值后再降低,最后趋于稳定。     

长期时效对镍基合金的组织及高温拉伸性能的影响

研究了一种新型镍基合金在750 ℃、800 ℃、850 ℃长期时效过程中的高温拉伸性能与组织变化的关系.利用扫描电子显微镜对合金长期时效过程中的显微组织、高温拉伸断口进行了观察和分析.结果表明,该合金在750～800 ℃时效有针状TCP相析出;在750 ℃时效时,随着时效时间的延长,TCP相的析出量呈增加趋势且尺寸不断长大,当时效温度达到800 ℃后,随时效时间的增加TCP相的析出量先增加后减少,最后消失.另外,在长期时效过程中由于γ＇相析出的数量变化不大,750 ℃高温拉伸强度基本保持不变;合金的塑性与TCP相的析出有关,同时受到γ＇相尺寸及晶界碳化物析出的综合影响.试验合金的750 ℃高温断裂基本呈韧性断裂.     

非等温时效工艺对7050铝合金组织和性能的影响

利用TEM、SEM、维氏硬度计、电子万能试验机和涡流导电仪等手段研究了不同的非等温时效工艺对7050铝合金组织、断口形貌和性能的影响,并与T74态的7050铝合金性能进行了比较。结果表明,经190 ℃时效后合金晶内以η′相为主析出,析出相间距较大;随着时效温度的降低,晶内析出相不断增大,间距不断减小,并伴随有针状相二次析出。晶界析出相同样不断粗化,且呈现出“连续状-项链状-半连续状-间断状”的分布势态,晶界无析出带变化不大;合金的硬度、抗拉强度均呈现出先升后降的趋势,当时效温度为130 ℃时,合金的硬度、抗拉强度达到峰值;合金的电导率呈现出单调上升的趋势,在时效温度为110 ℃时趋于平稳;与T74态相比,经(475±3) ℃×40 min固溶+(210~130 ℃,20 ℃/h)非等温时效处理后,合金获得了更优异的综合性能,且工艺耗时减少24 h。     

高温时效对P91钢组织及硬度的影响

对P91钢进行了650 ℃×2935 h的时效试验,测试了时效过程中的硬度变化,并分析了显微组织变化对硬度的影响。结果表明,在时效前期,由于M₂₃C₆的析出,导致硬度略有上升。在后续的时效中,M₂₃C₆发生熟化,数量密度降低;同时,亚晶缓慢长大,位错密度略微降低,使P91钢的硬度缓慢下降。根据时效过程中的组织和硬度变化,可以预测P91钢在不超过600 ℃的条件下服役时,有较好的组织和性能稳定性。     

22Cr-25Ni奥氏体耐热钢高温时效的组织及性能

通过对新型22Cr-25Ni奥氏体耐热钢经650 ℃、700 ℃高温时效不同时间后进行硬度、室温拉伸、冲击试验,并利用光学显微镜、扫描电镜观察了其显微组织和室温冲击断口,研究了22Cr-25Ni钢时效后力学性能变化情况。结果表明,22Cr-25Ni钢经高温时效后,硬度、室温拉伸强度得到强化,在时效1000 h后达到最大值之后趋于稳定,22Cr-25Ni钢同时具有明显的时效脆性倾向,冲击吸收能量下降幅度较大,650 ℃时效100 h后冲击吸收能量由时效前的198 J下降到111 J,700 ℃时效100 h后冲击吸收能量仅为47 J,随着时效时间继续增加,当时效3000 h后冲击吸收能量减少到20 J,随后趋于稳定。22Cr-25Ni钢在高温时效后的力学性能变化主要是由CrNbN(Z相)、M₂₃C₆、MX这3种析出相的共同作用造成的。     

热处理工艺对Mg-6Zn-2.5Cu镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学试验机等研究了铸造Mg-6Zn-2.5Cu合金在铸态、固溶和时效处理下的显微组织和力学性能。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg和(α-Mg+MgZn2+Mg2Cu+CuZnMg)共晶相组成。在455℃固溶12~36 h时,随着时间增加,固溶效果逐渐增强,且在20 h时合金获得了较理想的显微组织及218 MPa的抗拉强度和8.68%的伸长率。随后在180℃时效6~72 h后,合金的拉伸性能随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时后,合金的抗拉强度和硬度达到峰值,分别为249.5 MPa和64.6 HV0.1,比铸态的分别提高了66.5 MPa和26.29%,伸长率在时效12 h时后达到了峰值6.72%。铸态合金的断裂方式以沿晶断裂为主,时效处理后合金的断裂方式为准解理断裂。     

热处理工艺对过共析轨钢组织及力学性能的影响

通过显微硬度仪、冲击试验机、万能试验机和扫描电镜等研究了不同热处理工艺下某过共析轨钢组织和性能的变化规律。结果表明:热处理工艺对该轨钢的组织和力学性能较轧制态和厂方热处理态均有所优化和提高,影响因素主要为冷却速率和等温时间。随着冷却速率的提升和等温时间的减少,基体中渗碳体析出增多,珠光体尺寸减小,大片层珠光体逐渐消失;此外,试验钢的硬度、冲击吸收能量和抗拉强度均随冷速的增大呈现先增加后降低的“折线形”变化趋势,拉伸断口粗糙度增加,断裂类型从解理断裂过渡为准解理断裂。而冲击吸收能量则随着等温时间增加而增加。最佳热处理工艺为:等温温度630 ℃,等温时间30 s,冷却速率8 ℃/s,对应的最优力学性能表现为硬度402 HBW、冲击吸收能量(KV₂)2.9 J、抗拉强度1312 MPa、伸长率12.24%和断面收缩率23.96%。     

时效温度对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了18Ni300马氏体时效钢,结合拉伸试验、硬度测试和显微组织表征等手段,研究了时效温度(390, 490, 590℃)对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形试样主要由Fe-Ni马氏体基体和胞状亚结构组成,经时效处理后,试样微观组织发生显著变化。随着时效温度的升高,胞状亚结构逐渐分解,马氏体逆转变成为奥氏体,Σ3晶界占比下降。同时,Ni₃X(X=Ti, Al, Mo)纳米相弥散析出,并在590℃时粗化。随着时效温度的升高,SLM 18Ni300马氏体时效钢的强度和硬度均先增加后下降,伸长率先降低后增加。其中,490℃时效的SLM马氏体时效钢兼具超高强度和较好塑性,这与其基体中弥散分布的纳米析出相、适量的奥氏体含量和较低的Σ3晶界占比有关。     

时效处理对5A06铝合金压铸件组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了时效处理对5A06铝合金压铸件组织与性能的影响。结果表明:随着时效温度升高,合金压铸件的抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,伸长率先降低后升高,最佳时效温度为240℃;在240℃时效过程中,合金压铸件的综合力学性能随着时效时间的延长呈现先上升后趋于平稳的趋势,最佳时效工艺为240℃×4 h,此时合金力学性能得到明显改善,抗拉强度提高了10.43%,伸长率略微降低,其强化机理主要为时效过程中进一步析出的β(Al₈Mg₅)相的第二相强化。时效处理后合金压铸件的断裂方式依旧为准解理断裂。     

回火工艺对1Cr12Ni3MoVN钢组织和性能的影响

通过显微组织分析、室温拉伸试验、冲击试验、硬度试验,研究不同回火制度下1Cr12Ni3MoVN钢的显微组织与力学性能。结果表明,随着回火温度的增加,1Cr12Ni3MoVN钢析出相数量不断增加,对材料的强度、冲击性能具有增强效果;碳化物聚集长大,基体组织逐渐由马氏体向回火索氏体转变,杂质元素在晶界处偏聚而降低了材料的断裂抗性,冲击韧性降低,回火温度应取较低温度;随565 ℃回火时间的延长,1Cr12Ni3MoVN钢抗拉强度、屈服强度、硬度下降,塑性变化不大,冲击吸收能量略有增加,回火保温时间不宜过长;随回火冷却速度的降低,1Cr12Ni3MoVN钢强度先升后降,塑性变化不大,冲击吸收能量显著下降,硬度变化不大,建议以空冷方式进行回火冷却。最佳的回火热处理工艺为565 ℃保温2 h,空冷。     

回火温度对高氮不锈轴承钢显微组织与力学性能的影响

采用万能拉伸试验机、冲击试验机、光学显微镜、XRD、SEM和TEM等对高氮不锈轴承钢Cronidur 30不同回火温度下的显微组织和力学性能进行了研究和分析。结果表明:高氮不锈轴承钢Cronidur 30在150~500 ℃回火时的显微组织为回火马氏体+碳氮化物+残留奥氏体,高于550 ℃回火后基体逐渐转变为回火索氏体,同时析出相逐渐聚集、长大;随着回火温度的升高,强度和硬度总体上呈现先下降后升高再下降的过程,而冲击性能反之,在450 ℃回火时,碳化物M₂₃C₆和氮化物Cr₂N析出明显,此时产生二次硬化现象,其抗拉强度可达2133 MPa。400 ℃回火试样发现有极少量富Cr-Fe-Mo的析出相(σ相),显著降低其冲击性能,500 ℃回火时残留奥氏体分解、转变导致冲击性能略有降低。     

高强不锈钢激光熔覆层的组织与性能

针对核装备零部件维修再制造的需要,采用激光熔覆技术制备高强韧马氏体不锈钢熔覆层,以改善核装备零部件的表面性能,随后对熔覆层试样分别进行300 ℃和500 ℃保温2 h的回火处理。采用OM、SEM、显微硬度计、万能拉伸试验机等设备测试了试样的组织和性能。结果表明,原始试样的抗拉强度为1719 MPa,断后伸长率在15%左右,硬度为550 HV0.2,耐磨性较差;当回火温度为300 ℃时,出现逆转变奥氏体,硬度降至500 HV0.2,抗拉强度降为1662 MPa,断后伸长率超过15%,耐磨性提高;当回火温度上升到500 ℃时,逆转变奥氏体减少,碳化物逐渐析出,出现二次硬化,硬度又上升至530 HV0.2,抗拉强度降至1582 MPa,断后伸长率降至14%左右,耐磨性与原始试样相当。该高强马氏体不锈钢熔覆层整体耐腐蚀性均优于1Cr13钢,具有良好的耐腐蚀能力。