980℃长期时效对DD5镍基单晶高温合金组织与性能的影响

研究了二代单晶高温合金DD5在980℃无载荷时效处理后的组织及性能变化。结果表明:DD5合金980℃时效后组织基本稳定,5000 h时效后未发现TCP相的析出。980℃时效中,150 h时效后γ'相呈规则立方状并未发生明显长大,平均尺寸达到约0.5μm,1000 h时,γ'相基本呈立方形态分布,但平均尺寸约1μm,2500 h时γ'相粗化明显,5000 h时基本形成筏状组织。时效后,初生碳化物发生分解并有次生碳化物析出,包括点棒状MC(1),块状富Hf的MC(2),细小质点状M23C6。870℃抗拉强度值随时效时间延长逐渐下降,1000 h后下降5.5%,而5000 h后下降9.8%。持久寿命随时效时间延长呈逐渐递减趋势:980℃/207 MPa的持久寿命,1000 h后下降19%,5000 h后下降了43%;1070℃/140 MPa的持久寿命1000 h后下降38%,5000 h后下降了52%;1093℃/158 MPa的持久寿命1000 h后下降31%,5000 h后下降了52%。     

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。     

650 ℃时效SP2215奥氏体耐热钢管的微观组织和力学性能

通过OM、SEM、TEM和显微硬度、室温冲击以及高温拉伸试验,研究了650 ℃时效不同时间后SP2215奥氏体耐热钢管的微观组织、力学性能及断裂机理。结果表明,固溶态SP2215钢微观组织由奥氏体,少量孪晶及未溶NbN和Z相组成;650 ℃时效时Cr23C6优先在奥氏体晶界析出,且随时效时间延长逐渐增多、粗化并形成连续网状;球形富Cu相在奥氏体晶内析出且尺寸稳定,时效2012 h约为15 nm;SP2215钢晶内室温显微硬度在时效50 h时基本达到最大值,之后趋于稳定,这与稳定富Cu相的析出强化作用有关;SP2215钢具有明显的高温时效脆化倾向,时效2012 h室温冲击吸收功较固溶态降低约78.5%,室温冲击断裂随时效时间延长由韧性断裂向沿晶脆性断裂转变,这是由Cr23C6在奥氏体晶界析出并逐渐聚集、粗化导致的。SP2215钢在650 ℃,2.5×10-4 s-1应变速率下拉伸时出现锯齿流变（Portevin-Le Chatelier, PLC）现象,锯齿类型为Type(A+B),随时效时间延长PLC逐渐“减弱”,但锯齿类型不变;随时效时间延长SP2215钢高温拉伸屈服强度基本保持稳定,抗拉强度和断面收缩率逐渐降低,高温拉伸断裂由韧性断裂向准解理脆性断裂转变。     

长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

T92钢700℃高温时效组织与性能

对T92钢在700℃,时间为200、500、800、1000 h的高温时效处理后材料的显微组织和力学性能(包括拉伸性能、冲击性能和硬度)进行研究,同时与供货态T92钢的性能和组织进行比较。试验结果表明,T92钢在700℃时效过程中,强度和硬度值均有所下降,但下降幅度不大;而冲击吸收能量显著下降,和原始试样相比,时效1000 h后,冲击能量下降约26%。显微组织观察结果表明,时效过程中T92钢仍保持马氏体板条形貌,但随着时效时间的延长,马氏体板条宽化,且有亚晶出现。交货态显微组织中的析出相类型主要为M23C6型碳化物,时效过程中,M23C6型碳化物晶界析出并长大,是冲击吸收能量下降的主要因素,MX相在时效过程中数量增加但粗化不明显,时效500 h后Laves相析出,但数量很少,在时效后期有所粗化,数量没有增加。     

AA 7055铝合金时效析出过程的小角度X射线散射定量表征

利用小角度X射线散射(SAXS)技术系统、定量地研究了AA 7055铝合金在120和160℃时效过程中析出相的演变规律。结果表明,在120℃时效时,随时效时间延长析出相半径不断增加,时效5 h后半径基本稳定,约为3.3 nm,且尺寸分布基本不变;析出相的体积分数随着时效时间的延长不断增加,由时效5 h时的2.4%增加到时效60 h时的5.2%。在160℃时效时,随时效时间延长析出相半径不断增加,由时效0.5 h时的3.1 nm增加到时效72 h时的11.7 nm,尺寸分布范围也随着时效时间的延长而逐渐增加;析出相的体积分数随着时效时间的延长先不断增加,由时效0.5 h时的1.4%增加到时效16 h时的5.4%,时效16 h后趋于平衡。在120和160℃时效时,析出相均属于轴比介于0.2~0.3之间的扁椭球状,即为盘状。     

马氏体时效钢等温时效析出行为

以马氏体时效钢为研究对象,将试验钢经900 ℃固溶后,再进行500 ℃等温时效处理,采用光学显微镜、扫描电镜及维氏硬度计表征了时效过程中其显微组织与析出相及硬度变化规律,在此基础上,分析了时效工艺对马氏体时效钢显微硬度变化的影响。结果表明,在时效初期,试验钢硬度增幅明显,并于12 h时达到峰值,为585 HV30。随着时效时间进一步延长,试验钢进入过时效状态,硬度开始缓慢下降。试验钢基体由板条马氏体与残留奥氏体组成,且基体分布着细小弥散的第二相颗粒。时效0.5 h时,析出相尺寸为5~10 nm,当时效达到12 h时,析出相缓慢长大至20~25 nm。     

含Cu马氏体时效不锈钢的组织与强韧性

通过XRD、SEM、EBSD、TEM和APT等手段系统研究了一种含Cu的Fe-Cr-Co-Ni-Mo系马氏体时效不锈钢在时效过程中析出相和逆转变奥氏体的演变规律及其对力学性能的影响。结果表明,时效过程中在基体中依次析出富Cu相和富Mo相,部分富Mo相依附于富Cu相形核长大。此外,随着时效时间的延长,逆转变奥氏体的含量增加,且逆转变奥氏体中的Cu和Ni含量逐渐升高,奥氏体机械稳定性增强,韧化作用提高。试样时效90 h后,材料的屈服强度和抗拉强度分别达到1270和1495 MPa,冲击功为81 J,断裂韧性为102 MPa·m^1/2,与商用马氏体时效不锈钢相比,表现出更为优异的强韧性匹配。     

时效温度对15-5PH不锈钢组织及耐蚀性的影响

随时效温度的增加马氏体组织逐渐细化,马氏体板条间析出NbC颗粒;当时效温度达到550 ℃时有球状富Cu相析出。580 ℃开始有较弱的奥氏体衍射峰出现,即在时效中发生了马氏体向奥氏体的逆转变,620 ℃时,富Cu相由共格相转变为非共格相并聚集长大呈短棒状;随着时效温度的升高,腐蚀失重率逐渐增大,自腐蚀电位依次降低,电化学阻抗值不断减小,耐蚀性降低。     

650 ℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能

研究了650 ℃不同时间时效Super 304H钢的显微组织及高温拉伸力学性能特征,探讨其高温拉伸断裂机制.结果表明:高温时效Super 304H钢中析出ε富铜相、Nb(C,N)和M7C3等析出相颗粒.时效初期,M7C3相优先在晶界析出,Super 304H高温强度显著提高,但塑性快速下降.在时效300 ～500 h时,由于M7C3相逐渐粗化,其高温强度及塑性下降较快.继续时效导致细小ε富铜相和Nb(C,N)相在奥氏体晶内持续析出、弥散分布,其高温强度及塑性逐渐稳定.时效态Super 304H钢高温拉伸断裂呈剪切断特征.采用应力三轴度理论解释了650 ℃时效Super 304H钢的高温拉伸变形行为及拉伸断裂机制.     

热处理对Fe-Cr-Ni低碳马氏体不锈钢组织及性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备了Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢,并系统研究了不同热处理工艺对其微观组织以及硬度的影响。结果表明:熔炼态Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢为典型的板条状马氏体组织;经过不同温度固溶和回火处理(600 ℃)后,其组织结构由板条状马氏体和少量残留奥氏体组成,残留奥氏体含量随着固溶温度的升高先增加后减少,而硬度值先降低后升高,硬度最低值为101.5 HRB;在1000 ℃淬火并在不同温度回火后其组织结构由回火板条状马氏体以及残留奥氏体组成,在650 ℃以下回火时,随着回火温度的升高奥氏体含量逐渐增多,当回火温度达700 ℃时,残留奥氏体含量下降,其洛氏硬度值随着回火温度的升高先降低后升高,其硬度值在99~107 HRB范围内。     

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。     

固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性及微观组织的影响

研究了在1083—1483K温度范围内，固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性(KIC)的影响．通过透射电镜(TEM)研究了马氏体时效钢微观组织的变化，结合相变曲线和断口扫描电镜(SEM)观察，探讨了固溶温度对断裂韧性的影响机理．结果表明：超纯净马氏体时效钢的断裂韧性(KIC)随着固溶温度的升高或再结晶晶粒尺寸的长大而增加，不存在常见的Ti(C，N)在晶界偏聚而引起的“热脆”现象．固溶态马氏体时效钢由单一的马氏体板条组成，其形貌、间距以及位错密度不受固溶温度的影响．在时效过程中，随着固溶温度的升高或再结晶晶粒的粗化，Ni3(Mo，Ti)等时效析出相在晶界或板条界的偏聚程度逐渐加重并导致基体软化，合金元素Ni，Mo的富集诱发了逆转变奥氏体形成．这使裂纹尖端易于钝化而表现出韧窝状穿晶断裂和保持较高的断裂韧性．     

含Co不锈钢析出相的模拟研究与强韧性能变化

采用数值模拟、组织表征和性能测试等方法，研究了添加Co对马氏体时效硬化不锈钢微观组织和力学性能的影响。根据Thermo Calc热力学及动力学计算结果：6wt%Co条件下，ε-Cu相的析出温度升高且孕育时间变长，相同时效条件下ε Cu相的平均半径会逐渐减小。借助光学显微镜（OM）及透射电镜（TEM）分析发现，固溶+时效处理后含Co试验钢超低碳板条马氏体细化，弥散分布的ε Cu相尺寸变小且析出量增加，薄膜状逆变奥氏体数量增多且尺寸增大。由于板条马氏体的位错强化、ε-Cu相的析出强化以及逆变奥氏体相的增韧作用，含Co试验钢的抗拉强度、硬度、伸长率及冲击吸收能量分别达到1346 MPa、433 HV0.5、16%和73 J。     

淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织及力学性能的影响

研究了淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织转变、析出相和力学性能的影响,并分析了组织演变和力学性能变化的原因。结果表明:试验钢经不同温度淬火和200 ℃回火后的组织均为高位错密度板条马氏体;析出相尺寸主要为微米-亚微米-纳米三种尺度,微米级析出相呈杆棒状,亚微米以及纳米析出相呈球状,马氏体板条上分布着细小的(Ti, Mo)C析出相。随着淬火温度的升高,试验钢的屈服强度、抗拉强度和维氏硬度均先升高后降低,均在920 ℃时有最大值,分别为1248 MPa、1535 MPa和434 HV,此时伸长率为10.0%。随淬火温度升高,纳米级析出相逐渐回溶,数量减少且尺寸逐渐长大,沿轧制方向被压扁拉长的原奥氏体晶粒尺寸以及马氏体板条块尺寸略有增大,但马氏体板条宽度却无明显长大。大量的弥散分布的5～10 nm的(Ti, Mo)C粒子是促进耐磨钢硬度升高的主要因素。细小的(Ti, Mo)C析出相逐渐长大以及原奥氏体晶粒的增大都不利于耐磨钢硬度的提高。     

扫描速度对激光沉积ER630丝材修复层力学性能与显微组织的影响

采用直接激光沉积法(DLD)在45钢基材上激光沉积ER630丝材,研究了扫描速度对ER630丝材修复层力学性能和组织的影响。结果表明,随着扫描速度的不断提高,ER630修复层中夹渣逐渐增多,且尺寸逐渐增大;扫描速度对ER630丝材修复层密度的影响可忽略不计。在30 mm/s扫描速度下,组织主要为板条柱状马氏体和少量圆胞状奥氏体,随着扫描速度的提高,板条柱状马氏体减少,圆胞状奥氏体逐渐增多。在30 mm/s扫描速度下,激光沉积丝材试样的力学性能与550 ℃时效处理的630不锈钢相当。随着扫描速度的提升,屈服强度与硬度均呈下降趋势,30 mm/s时屈服强度最大,为961.07 MPa,40 mm/s时硬度最大,为428.88 HV。拉伸断口形貌为韧窝断裂或准解理断裂,可见DLD工艺可实现优异的冶金结合;比较30 mm/s扫描速度下的强度,当沉积效率提高至2倍时,仍能得到较好的修复强度。     

热处理对国外P92钢显微组织及晶粒度的影响

对国外P92钢进行不同温度(1040、1060、1080 ℃)淬火和1060 ℃淬火+不同温度(740、760、780 ℃)、不同时间(1、3、5、7 h)的回火热处理,研究热处理参数对其显微组织、晶粒度及硬度的影响。结果表明,经淬火后P92钢组织为板条状马氏体+残留奥氏体,随淬火温度的升高,马氏体组织板条逐渐变粗大,平均晶粒度由9级增大至7级。P92钢经1060 ℃淬火后,随着回火温度的升高和回火时间的延长,P92钢硬度逐渐降低,回火马氏体板条逐渐合并并向回火索氏体过渡,且回火过程中碳化物在晶界和晶内析出并不断长大。     

时效时间对T91钢显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸和硬度试验等研究了T91钢管在680℃时效不同时间(0、240、480、720、1200、1680和2160 h)后的显微组织和力学性能。结果表明,T91钢管在680℃时效前后的显微组织均为回火马氏体,随着时效时间的增加,显微组织的晶界越来越明显,晶粒逐渐变粗。随着时效时间的增加,T91钢的硬度缓慢降低,强度(下屈服和抗拉强度)出现先降低、再升高、后又降低、最后呈缓慢降低趋势,塑性(伸长率)出现先增加、后降低、最后缓慢降低的过程,拉伸断口由微孔聚集型断裂转变为准解理断裂。     

17-4PH不锈钢480 ℃时效组织的动态演变规律

将17-4PH不锈钢锻棒固溶处理后油冷,然后选择在最佳的时效温度480 ℃时效保温0～5 h后空冷。通过光学显微镜(OM)、超景深显微镜、XRD、显微硬度仪等测试方法观察固溶、时效过程的组织演变和分析其沉淀硬化机理;采用电阻仪间接测试ε-Cu相动态时效析出过程对电阻的影响;并利用摩擦磨损试验机测试其耐磨性能。研究发现:17-4PH不锈钢固溶和时效过程没有残留奥氏体和逆转变奥氏体出现,热处理后出现板条状和块状两种马氏体形态,板条状马氏体硬度高于块状马氏体,随着时效时间的延长,两种马氏体硬度同步上升,时效析出明显提高了固溶态组织的硬度;时效2.0～2.5 h附近强化效果和耐磨性能最弱,可能与ε-Cu 相长大及与位错交互作用有关;硬度随时效时间的变化趋势与电阻正好相反。     

TC21两相钛合金中斜方马氏体的时效分解

研究了TC21两相钛合金淬火后马氏体在时效过程中的组织结构变化及其引起的强化效应。结果表明:合金淬火后得到交错排列的针状斜方马氏体组织,在300-700℃之间时效4h,α″相的分解次序遵循α″→α″+α→α+β规律。低温时效时首先形核析出针状的初生α相,随着时效温度的升高,初生α相在长大的同时其片层之间析出十几纳米宽、几个微米长的细小次生α相,且β相呈10～50nm大小的颗粒状弥散分布在α相之间,随后的时效过程中次生α相和β相迅速长大,最终斜方马氏体完全分解为α+β混合相。显微硬度分析表明,利用斜方马氏体的逆转变,通过在时效过程中均匀地析出细小的次生α相和纳米级弥散分布的β相可使合金具有明显的时效强化效果,500℃时效4h后,TC21合金的显微硬度比淬火态提高了35%。