含氮30Cr13铸造马氏体不锈钢组织与力学性能的研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电解萃取法以及X射线衍射技术研究了氮含量对于30Cr13马氏体不锈钢显微组织变化的影响,并通过硬度测试和拉伸实验探究了不同氮含量试验钢力学性能。结果表明:在相同的热处理条件下,不同试样的基体组织均为板条状马氏体、残余奥氏体和析出相,但随着氮含量的增加,残余奥氏体含量逐渐增多,析出相含量先有所下降后逐渐增加,析出相主要类型为M_(23)C_6型(Cr_(15.58)Fe_(7.42)C_6)碳化物和部分Cr_7C_3型碳化物。氮含量对试验钢硬度影响不大,但抗拉强度、伸长率、强塑积均表现为先升后降,其中氮含量为0.05%试样具有本试验条件下最优的力学性能,强塑积达到20 802.6 MPa%。     

淬火介质对30Cr13不锈钢显微组织和性能的影响

对含1.5%Si、尺寸为15 mm×15 mm×15 mm的铸态30Cr13不锈钢试样进行了1100℃=×1 h退火、1 050℃分别水淬和油淬以及420℃回火处理,然后分析、测定了试样的显微组织和硬度,以研究淬火介质对30Cr13钢组织和性能的影响。试验结果表明,在两种介质中淬火的试样的显微组织均为马氏体和M_(23)C_6(Cr_(15.58)Fe_(7.42)C_6)型碳化物,但油淬试样的组织更为均匀细小,碳化物量较少,回火后硬度也更高。     

强流脉冲电子束2Cr13钢的表面改性

利用HOPE-I型强流脉冲电子束(HCPEB)装置处理2Cr13马氏体不锈钢。通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度检测和摩擦磨损测试方法对表面显微组织和力学性能进行分析。结果表明:处理样品表面产生熔坑,主要由样品表层的(FeCr)23C6型碳化物选择喷发造成。原始样品主要为马氏体Fe-Cr(α)相,处理后样品表层中碳化物经喷发和液相溶解后减少,相反奥氏体相含量增加。由于表面碳化物的去除和高奥氏体含量的形成,处理样品表面显微硬度降低,截面显微硬度呈波动分布。使用加速电压27kV和15次脉冲处理后,磨痕深度由原始样品的7.3μm降低到5.1μm,耐磨性能提高了约30%。     

稀土Y对30Cr13铸造马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察不同稀土Y含量30Cr13马氏体不锈钢试样的显微组织,通过萃取试验、X射线衍射仪(XRD)研究了不同试样析出相的变化情况,并测试了相关力学性能。研究结果表明:适量的稀土Y添加到30Cr13马氏体不锈钢中,抑制碳化物的析出,可以改善碳化物的网状结构,使碳化物分布更加均匀弥散。但稀土含量继续增多时,碳化物趋于链状分布,同时引起夹杂物增多,导致抗拉强度降低。     

钨极氩弧熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织及耐磨性的研究

采用钨极氩弧熔覆技术,在Q235钢板表面熔覆添加不同含量B和Si的铁基复合粉末,制备具有原位合成颗粒增强相的铁基复合涂层。分析了B、Si添加量对涂层组织、物相、硬度和耐磨性的影响。结果表明,铁基复合涂层主要由黑色的α-(Fe,Cr)基体和白色的(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3B、Cr_3C_2及Cr FeB等原位生成硬质相组成。B元素含量的增加,原位生成的硼、碳化物等硬质相数量增加。涂层的硬度随着B、Si含量的增加呈先增加后降低的趋势,B、Si含量均为1%时达到峰值。涂层的磨损失重与硬度不完全对应,添加1.0%B、1.0%Si的涂层耐磨性最差,添加0.5%B、0.5%Si的涂层具有良好的耐磨性。     

热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢显微组织和性能的影响

研究了热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢的显微组织和性能的影响。结果表明:铸造4Cr9Si2钢在铸态下组织为板条马氏体,经860℃×2 h退火处理后,在铁素体基体上析出粗大粒状和条状M_(23)C_6型碳化物,硬度降低,但冲击吸收功很低;经1020℃×2 h空冷正火+720℃×2 h回火热处理后,随后的冷却速率对显微组织和冲击吸收功影响很大。采用炉冷方式冷却的4Cr9Si2耐热钢存在高温回火脆性现象,组织中有细小弥散碳化物析出,造成二次硬化,硬度较720℃回火后水冷的试样高,冲击吸收功低。     

钨极氩弧熔覆原位自生铁基碳化铬涂层组织与性能

以铁基合金粉(G302)和石墨粉(C)为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢表面原位合成了碳化铬增强铁基复合涂层并对涂层的组织和性能进行了表征。结果表明:涂层和基体结合良好,冶金反应比较充分;当粉末配比为G302∶C=50∶3时,涂层主要由(Cr,Fe)_7C_3、(Cr,Fe,Ni)相组成;随着石墨粉比例的增加,碳化物含量增加,当粉末配比为G302∶C=50∶4和G302∶C=50∶5时,涂层中出现了(Cr,Fe)_(23)C_6相,当G302∶C=50∶5时,初生碳化物呈现U型和刀状形态。涂层中碳化物增强相从底部到顶部不断增多,呈现梯度分布的特征。试样显微硬度从母材到涂层表面呈现梯度增长,粉末配比为G302∶C=50∶5时,涂层显微硬度可达950 HV0.1。     

降碳增氮对马氏体不锈钢淬火组织和性能的影响

采用激光扫描共聚焦显微镜、扫描电镜、硬度计、X射线衍射仪和盐雾试验机,研究了不同温度(950、1000、1050、1100℃)下30Cr13和30Cr14N钢在马弗炉中空淬后,氮含量对30Cr13钢显微组织、碳化物、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,淬火温度相同,30Cr14N钢比30Cr13钢硬度高、碳化物少和耐蚀性能好。氮不仅影响马氏体不锈钢的显微组织及硬度,还能通过降碳增氮,避免因碳化物过多的析出而引起的晶间腐蚀,而FeNiN的析出不会像Cr₂₃C₆析出造成显著的晶间腐蚀。因此,降碳增氮是改善马氏体不锈钢组织和性能的一种有效途径。     

5Cr8Mo2SiV钢淬火和回火过程中碳化物的析出

对球化退火后的5Cr8Mo2Si V刃具钢进行淬火和回火工艺的探究,用SEM和EDS对淬、回火后的显微形貌进行分析,用碳化物电解萃取和XRD分析等研究了5Cr8Mo2Si V刃具钢淬、回火过程中碳化物的析出行为,并用Jmat-Pro模拟回火过程中碳化物析出相的变化。结果表明:5Cr8Mo2Si V钢退火试样在1100℃淬火+520℃回火时有明显的二次硬化现象,球化退火组织中存在VC、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3C、Si C和Mo_6C类碳化物。Mo_6C、Si C、Fe_3C、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物随着淬火温度升高依次溶入马氏体基体,最终只有VC分布在基体上。Mo_2C、VC、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物在回火过程中从马氏体中析出,且Mo_2C和VC型碳化物在520℃回火析出量出现峰值。结合Jmat-Pro模拟结果发现,5Cr Mo2Si V钢的二次硬化现象是残留奥氏体二次淬火和Mo_2C粒子的第二相强化共同导致,且Mo_2C粒子第二相强化效应符合位错切过机制。     

Cr13马氏体不锈钢热处理后的显微组织和硬度

通过对20Cr13、30Cr13、40Cr13马氏体不锈钢进行不同温度下空冷,研究了加热温度和碳含量对马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响。结果表明:随加热温度升高,马氏体板条开始粗大,出现了枝状晶界,并且硬度增加;随碳含量增加,马氏体和碳化物增加,马氏体板条逐渐向片状过渡,并且硬度增加。     

Cr13马氏体不锈钢热处理显微组织和硬度

通过对20Cr13、30Cr13、40Cr13马氏体不锈钢进行不同温度下空冷,研究了加热温度和碳含量对马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响。结果表明,随加热温度升高,马氏体板条开始粗大,出现了枝状晶界,并且硬度增加;随碳含量增加,马氏体和碳化物增加,马氏体板条逐渐向片状过渡,并且硬度增加。     

钒对过共晶Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层的影响

采用反应等离子熔覆工艺制备过共晶Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层,涂层组织主要由奥氏体和(Cr,Fe)_7C_3型碳化物以及少量的马氏体组织组成。大量硬度较高的(Cr,Fe)_7C_3型碳化物均匀分布在以奥氏体为主的基体中,使涂层兼具较高的耐低应力磨料磨损能力以及良好的抗氧化性和耐蚀性等优异的综合性能,得到广泛应用。但粗大的脆性初生(Cr,Fe)_7C_3型碳化物在磨损过程中容易发生破碎而剥落。为了提高Fe-Cr-Ni-C涂层的耐磨性,本文研究了不同钒含量对涂层组织和性能的影响。采用粉末等离子熔覆工艺,在Fe-Cr-Ni-C自熔性合金粉末的基础上分别加入2%、4%、6%、8%的钒,制备出不同钒含量的过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨料磨损试验等手段,对涂层的组织和性能进行分析。试验结果表明,钒主要分布在(Cr,Fe)_7C_3型碳化物中,形成强度更高的(Cr,Fe,V)_7C_3型碳化物。涂层的硬度和耐磨性随着钒含量的增加逐渐提高;当钒含量为6%时,涂层成形良好,涂层中没有发现裂纹,相对于不加钒的Fe-Cr-Ni-C涂层,耐磨性提高了1.65倍。所以在Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层中加入适量的钒,可以增加(Cr,Fe)_7C_3型碳化物的强度,有效提高涂层的耐磨性。     

固态扩散条件下C在M7C3与M23C6碳化物转变中的作用

对3Cr13不锈钢进行气体渗碳和高温脱碳处理,探究了M_7C_3型碳化物与M_(23)C_6型碳化物之间的转变关系,揭示了C在碳化物转变过程中起到的作用。结果表明:经过渗碳处理后不锈钢的组织中都出现了碳化物,碳化物的数量随着渗碳时间的延长而增加,而脱碳之后碳化物的数量明显减少。进行EDS分析后发现,不锈钢中存在一个特别的区域,在该区域两侧出现了碳含量差异很大,而铬含量几乎相同的碳化物。进行XRD剥离试验后发现,这个区域其实是M_7C_3与M_(23)C_6碳化物转变区,且脱碳之后该区域到渗碳表层的距离变小,说明在固态扩散条件下M_7C_3与M_(23)C_6碳化物之间的转变主要受碳含量的控制。     

不同含硅量30Cr13系列不锈钢的腐蚀行为

以30Cr13马氏体不锈钢化学成分为基础,使用真空电弧熔炼炉调制出不同硅含量的30Cr13系列不锈钢试样,采用浸泡试验和电化学方法研究了合金元素Si及淬火温度对其组织及耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜分析试样腐蚀后的形貌。结果表明:Si含量的升高促进了铁素体形成,从而增大了碳化物析出活性,碳化物含量增多,材料腐蚀质量损失增加,抗点蚀性能下降,同时淬火温度的提高可以使更多的碳固溶进基体当中,减少碳化物析出,提高抗点蚀性能。     

750℃时效对新型含硅双相不锈钢的显微组织与力学性能的影响

设计了一种成分(质量分数,%)为20Cr、6Ni、3.5Si、1.5Cu、1.3Mo、0.2N的新型含Si双相不锈钢,采用金相显微镜、X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究了750℃时效处理不同时间对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,时效处理显著降低室温冲击性能,时效1.5 h后布氏硬度达到峰值。奥氏体中析出的纳米级ε-Cu相和铁素体/奥氏体相界析出的颗粒状Cr_(23)C_6碳化物有利于提高布氏硬度值。Si_3N_4相在铁素体相中及铁素体/奥氏体相界析出显著降低室温冲击性能。     

固溶处理对低镍耐热铸钢微观组织及主要元素分布的影响

借助热力学计算软件(Thermo-Calc)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子布氏硬度计(HBE-3000A)分别研究了1140℃固溶处理下保温不同时间对自行研制的低镍耐热铸钢组织和性能的影响。Thermo-Calc计算结果表明,降低Ni后的新钢种高温组织为奥氏体和铁素体双相组织;通过金相观察并辅助于Image Pro Plus统计软件表明,随着保温时间增加,双相组织中铁素体含量逐渐增多,且两相中存在富Cr区,并随保温时间增长,Cr-rich先在两相相界处(靠近奥氏体)聚集随后消失;当铁素体中的Mo含量达到0.40%(质量分数),基体中开始析出短杆状MC型碳化物(MoC);当试样在1140℃下保温40 min时,由于铁素体含量明显增加,分布更加均匀,且析出相的种类也由Nb_6C_5+M_(23)C_6增加为Nb_6C_5+M_(23)C_6+Mo C,其布氏硬度达到最高值。     

含Ti铸造双相不锈钢组织与耐腐蚀性能研究

运用电化学实验测试含Ti铸造双相不锈钢的耐腐蚀性能,并与不含Ti铸造双相不锈钢进行对比;为了探究Ti的作用,对含Ti铸造双相不锈钢进行金相组织观察以及碳化物定量定性分析,并利用布氏硬度计测定硬度;采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对含Ti铸造双相不锈钢未腐蚀和腐蚀试样表面形貌观察。试验结果表明,含Ti铸造双相不锈钢中碳化物类型主要是Cr_(23)C_6和(Ti,Nb)C,Ti能减少铸造双相不锈钢中Cr_(23)C_6以及富Cr区形成,提高其耐腐蚀性能;含Ti铸造双相不锈钢中奥氏体为弱相,奥氏体中富Cr区附近以及铁素体和奥氏体相界处是含Ti铸造双相不锈钢腐蚀发生的主要区域。     

电脉冲处理对预变形Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金形状记忆效应及显微组织的影响（英文）

研究了电脉冲处理对预变形Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金形状记忆效应及其显微组织的影响。结果表明:电脉冲处理能加速Cr和C原子的迁移及Cr_(23)C_6碳化物的析出,降低时效温度,缩短时效时间,并能诱发Cr_(23)C_6碳化物的形核。因此,与10%拉伸预变形后再经973,1073 K时效的合金相比,10%拉伸预变形后经300 V,1100μF,1 Hz电脉冲处理的Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金,其形状回复率能在300 s时间内从固溶态合金的32%提高到87.2%。     

Y2O3含量对激光熔覆0.3C-18Cr合金涂层组织和性能的影响

在3Cr14不锈钢基体上激光熔覆制备不同Y₂O₃含量的0.3C-18Cr复合涂层。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度仪等设备研究了不同Y₂O₃含量对熔覆层的微观结构、相组成及硬度的影响。结果表明,未添加Y₂O₃试样熔覆层有较多孔洞,熔覆层组织由晶内铁素体、晶界分布的上贝氏体及少量马氏体组成;加入在3Cr14不锈钢基体上激光熔覆制备不同Y2O3含量的0.3C-18Cr复合涂层。采用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、显微硬度仪等设备研究了不同Y2O3含量对熔覆层的微观结构、相组成及硬度的影响。结果表明,未添加Y2O3试样熔覆层有较多孔洞,熔覆层组织由晶内铁素体、晶界分布的上贝氏体及少量马氏体组成;加入Y2O3后熔覆层枝晶长度减小且数量减少,枝晶尖端钝化且径向粗化,长径比减小,同时熔覆层气孔减少,熔覆层得到净化;熔覆层组织由板条马氏体+晶界少量贝氏体构成;且随Y2O3含量增加,板条马氏体略有粗化,贝氏体数量明显减少,贝氏体碳化物的碳浓度增大,碳化物类型由低碳型碳化物向高碳型碳化物转变。加入Y2O3后,熔覆层显微硬度显著提高,添加2% Y2O3时熔覆层的硬化效果最佳,比未添加Y2O3时增加160 HV0.2。     

热处理对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 探究热处理温度对激光熔覆CoCrFeNiSi2.0高熵合金组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,为研究提高高熵合金性能的工艺流程提供参考。方法 采用激光熔覆技术制备了CoCrFeNiSi2.0高熵合金,利用高温炉加热方法对制得涂层进行不同温度(热处理温度分别为600、800、1 000 ℃)的热处理,30 min分别升温至600、800、1 000 ℃,保温30 min,后随炉冷却至室温。采用显微硬度仪、真空摩擦磨损试验机、Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对涂层的显微硬度、摩擦磨损性能、显微组织、物相组成进行分析研究。结果 未经热处理原始试样高熵合金涂层物相组成主要为BCC相,同时夹杂少量的(Fe,Mn)2SiO4相,经过不同温度的热处理后,(Fe,Mn)2SiO4逐渐分解,1 000 ℃热处理后完全消失;Cr2Si、Ni4Si相析出且在一定温度范围内随热处理温度上升含量逐渐增加,BCC相衍射峰高度随着热处理温度的增加先升高后降低。结论 热处理温度不同会影响涂层综合性能的改变,热处理温度为800 ℃时合金的综合性能优于原始试样涂层,内部组织较为均匀,Cr2Si、Ni4Si等析出相含量最多且均匀分布在晶界处,涂层显微硬度最高达1 347.4HV0.3,摩擦因数基本稳定在0.19。当热处理温度达到1 000 ℃时,CoCrFeNiSi2.0高熵合金涂层呈单一的BCC相,这势必会对涂层性能产生一定影响。