喷射成形高速钢热处理过程中碳化物的演变

研究了喷射成形高速钢在热处理过程中碳化物的演变。结果表明,使用喷射成形工艺生产高速钢可消除偏析,获得均匀微观组织和碳化物分布,喷射态组织由片状M2C碳化物和均匀分布的球形MC碳化物组成。锻造退火后,亚稳态M2C碳化物完全分解为M6C和MC碳化物。淬火后组织为马氏体、残留奥氏体与未溶碳化物,高温回火后,大量细小弥散的二次碳化物从基体中析出,产生二次硬化效应,使材料具有极高硬度和良好冲击韧性。热处理后喷射成形高速钢具有优异的使用性能。     

Nb对喷射成形M3型高速钢组织和性能的影响

为了利用NbC的高硬度和高热稳定性,并避免其在凝固过程中的过分长大,采用喷射成形快速凝固技术制备了M3型高速钢和以Nb代V的M3型高速钢.利用SEM,EDX和XRD等方法研究了Nb对喷射成形M3型高速钢沉积态组织的影响;利用SRV高温摩擦磨损试验机和三维白光干涉表面形貌仪研究了Nb对喷射成形M3型高速钢摩擦磨损性能的影响.结果表明,用等原子分数的Nb替代V,可大幅增加沉积态中一次MC型碳化物.减少一次M₂C型碳化物,同时由于喷射成形高冷速的作用,使得MC碳化物尺寸减小,分布更弥散:这些MC型碳化物的存在是M3型高速钢的抗磨粒磨损性能提高的主要原因,但其对抗氧化性能并无贡献,在高载荷时抗氧化剥落磨损能力增加不明显;Nb对提高M3高速钢回火稳定性也有明显的作用.     

铌对喷射成形M3:2高速钢组织和耐磨性的影响

研究了Nb对喷射成形高速钢M3:2组织和硬度的影响,并对含Nb喷射成形高速钢在不同温度下的摩擦行为进行了研究。结果表明,Nb可以使一次MC型碳化物变得更细小、球形度更好,M2C片层厚度变薄,有利于高速钢回火过程中的二次析出,提高其回火后的硬度。0.5 %Nb的添加可显著提高喷射成形M3:2高速钢的耐磨性。常温（20 ℃）时高速钢的磨损机制主要为磨粒磨损;中温（300 ℃）时,磨损机制则以粘着磨损为主,氧化磨损增加;高温（500 ℃）时,主要以氧化磨损为主。     

高速钢轧辊表面氧化行为的原位观察

采用 VL2000DX-SVF18SP型超高温激光共聚焦显微镜原位观察了高 V高速钢的氧化行为,并与采用 NETZSCHSTA449C型示差扫描量热仪 /热重（DSC/TGA）连续加热过程氧化增重进行了对比。结果表明：高 V高速钢的组织由分布在马氏体基体上的含 V的 MC型球形碳化物及 Cr、Mo为主的 M7C3和 M6C型共晶碳化物构成。高速钢在连续加热过程中,当温度低于 480℃时,随温度增加,几乎不氧化;当温度高于 480℃时,氧化速度随温度升高显著增加;当温度高于 650℃时,氧化速度随温度增加呈线性增加。不同相氧化速度不同,氧化主要发生在基体上,且含 V的 MC型碳化物周围氧化较快;而共晶区 M7C3型碳化物氧化最缓慢。     

含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变

利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段,研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征,重点探讨了碳化物行为。结果表明,淬火加热过程中热稳定性较高的MC和M6C型一次共晶碳化物难以溶解,亚稳态的M2C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和M6C两种碳化物,分解形成的M6C较MC量多且尺寸较大,小颗粒MC包含在M6C之中;淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成,淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后,残留奥氏体得以有效消除,大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。     

一种马氏体型耐热钢403Nb中高温析出相的溶解与析出行为

通过热力学软件计算、组织观察以及显微硬度测定,研究固溶温度为850～1200℃时403Nb耐热钢中析出相的溶解与析出行为。结果表明:该耐热钢在高温下主要存在M23C6和MX两种类型碳化物;其中,M23C6型碳化物在900℃左右就完全溶解,而MX型碳化物则相对较稳定,在固溶温度超过1000℃时才开始缓慢溶解。随着固溶温度的升高,MX型碳化物颗粒逐渐减少且颗粒平均尺寸不断长大,但其中非平衡成分的低Nb含量MX型碳化物不断溶解,而平衡成分的高Nb含量MX型碳化物则不断长大。在固溶温度为1150℃时,403Nb钢中开始析出对性能不利的δ铁素体,且随固溶温度的升高,δ铁素体含量逐渐增多。     

升温过程中Nb和Nb-Mo微合金化钢中碳化物的析出行为研究

利用Gleeble热模拟实验机、Vickers硬度计、SEM,HRTEM及DSC研究了淬火态含Nb和Nb-Mo微合金钢在升温过程中碳化物的析出行为.利用经典形核长大理论及Avrami方程对淬火态钢中MC型碳化物的析出动力学进行了计算.结果表明,含Nb和Nb-Mo微合金钢淬火后以20℃/min的速率加热至不同温度水冷,在300和700℃,由于e-碳化物和MC型碳化物析出而出现了硬度峰值.MC型碳化物在650℃左右析出,由于析出强化而硬度上升,与理论计算得到的MC型碳化物的析出鼻子点温度约650℃的结果相一致.Mo进入Nb C中降低了Nb C与铁素体基体的错配度,从而减小了析出相与铁素体基体间的界面能,使得(Nb,Mo)C析出动力学加快,所以Nb-Mo钢中析出相粒子分布更为密集,尺寸更为细小,具有较高的析出强化作用.     

奥氏体化保温时间对高速钢工作辊组织和耐磨性的影响

制备了高碳高钒系高速钢辊环，通过SEM、EDS、XRD分析以及硬度测量研究了奥氏体化保温时间对高碳高钒系高速钢轧辊材料的组织和耐磨性的影响。结果表明，随着奥氏体化保温时间的增加，在铸造过程中形成的M3C型碳化物逐渐溶解或向M2C型碳化物转变；MC型碳化物在晶内逐渐析出，且随着奥氏体化保温时间的延长逐渐圆整为粒状或棒状。在奥氏体化保温过程中，M2C型碳化物按如下公式发生分解：M2C＋γ-Fe→MC＋M6C；未溶的大块M3C型共晶碳化物是高速钢试样耐磨性差的原因，随着奥氏体化保温时间的增加晶内不断析出的MC型碳化物是高速钢试样耐磨性提高的主要因素；长度〈100μm、宽度〈20μm的条状碳化物在磨损过程中不易脱落。     

热处理工艺对冷作模具钢GYCRF组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和冲击试验等分析手段,对不同淬、回火热处理条件下的冷作模具钢GYCRF的组织和性能进行了研究。结果表明:GYCRF钢淬火后存在含Nb、Mo和V等合金元素的碳化物,1080～1120℃是最佳的淬火温度范围;在520℃回火时存在二次硬化峰,回火组织中主要为富含Nb、V等合金元素的MC型碳化物和以Cr元素为主的M_(23)C_6型碳化物;与常用冷作模具钢DC53相比,由于淬火前MC碳化物中Nb部分替代了V,在合金质量比一定的前提下,Nb的加入使得V含量相对降低,造成基体中固溶的V元素和回火时MC型碳化物析出量相对减小,回火硬度降低,冲击韧性高于DC53钢。     

基于计算机仿真的合金元素对工具钢碳化物析出行为的影响

使用Thermo-Calc软件热力学平衡计算的方法,研究了Cr、W、Mo、V合金元素对高碳合金工具钢中碳化物析出形为的影响规律。结果表明,钢基体中析出的碳化物类型主要为M23C6、M6C、M7C3和MC,四种碳化物析出温度高低顺序为:MCM6CM7C3M23C6。随Cr含量增加,M23C6、M7C3析出温度升高,M6C、MC析出温度基本不变,各温度下碳化物含量则呈线性增多的趋势。随W含量增加,M23C6、MC析出温度基本不变,M6C、M7C3析出温度升高;W对M23C6、MC含量影响很小,而M6C、M7C3含量则呈线性增多。随Mo含量增加,M23C6、MC、M7C3析出温度基本不变,M6C析出温度升高;各温度下M23C6、MC含量略有减少,M6C含量则线性增加,M7C3析出含量则明显减少。随V含量增加,M23C6、M7C3析出温度降低,M6C析出温度基本不变,MC析出温度升高;在各温度下,M23C6、M7C3碳化物析出量线性降低,而M6C、MC含量则线性增加。     

Nb微合金化高Mo热作模具钢的热力学研究

利用Thermo-calc热力学计算软件和TCFE-3数据库,对含Nb高Mo热作模具钢成分进行了优化.探讨了Cr、Mo元素含量对富Cr的M23C6型碳化物固溶温度的影响,得到元素Cr、Mo合适的质量分数分别为4.0％和2.5％.此外,还讨论了元素Nb对(V、Nb)C型碳化物的固溶温度的影响趋势,当添加0.03％Nb时可将固溶温度由1150℃提高至1240℃.热力学计算显示钢中有大量的Mo2C型碳化物生成,计算结果同文献有良好的一致性.提出了质量分数为0.39C-0.6Si-0.4Mn-4.0Cr-2.5Mo-0.9V的热作模具钢具有高热疲劳寿命和抗回火软化能力及高温强度的潜力.     

高速钢过回火合金碳化物演变行为

采用TEM、EDS、碳萃取复型等手段,研究了高速钢回火组织与性能演变规律,重点分析了过回火阶段合金碳化物演变与元素分配行为。结果表明,550℃回火后,高速钢组织中析出大量与基体共格的纳米级合金碳化物MC和M2C,硬度达到峰值。过回火阶段,M2C碳化物尺寸粗化倾向明显,并且发生结构转变,形成M23C6和M6C,而MC碳化物则表现出较高的尺寸和结构稳定性,对高速钢保持高温性能稳定发挥主要作用。随回火温度升高,碳化物中Fe含量明显下降、强碳化物形成元素含量上升,对碳化物析出和粗化行为产生重要影响。     

高速钢中共晶碳化物的研究进展

综述了在常规凝固条件下高速钢中共晶碳化物的研究现状,阐述了铸态组织中常见的三种类型共晶碳化物的形貌,重点探讨了Si、W、Mo、V、Nb、Ti及其他微量元素等对高速钢共晶碳化物析出的影响机制,并分析了改变冷却速度对共晶碳化物M2C形态、尺寸和分布的影响,概述了退火、淬火和回火工艺对高速钢碳化物组织转变的影响研究,对高速钢中共晶碳化物的进一步研究提出了建议。     

Cr含量对高碳中合金工模具钢组织与性能的影响

对两种不同Cr含量的高碳中合金工模具钢的组织与性能进行研究.结果表明,两种钢820 ℃退火时均存在M23C6、M6C和MC三种碳化物.Cr含量较高的钢中M23C6碳化物的相对数量较高,碳化物较细.奥氏体化过程中,由于Cr含量低的钢中存在大块M6C碳化物,造成淬火未溶碳化物尺寸偏大.Cr含量较高的钢中M23C6碳化物大量溶解,提高了基体中合金元素的固溶量,在200～300 ℃回火硬度保持在59～60 HRC,具有良好的抗回火性.     

块状碳化物的形态演化及对镍基合金蠕变性能的影响

通过不同工艺热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种定向凝固镍基合金中碳化物形态演化与蠕变性能的影响。结果表明:铸态DZ125合金中存有粗大块状MC型碳化物,热处理期间合金中MC型碳化物可发生分解和形态演化,逐步转变成粒状M23C6型碳化物。随固溶温度提高、时间延长,碳化物发生分解及形态演化的几率增加,并使细小粒状M23C6型碳化物沿晶界不连续析出。与低温固溶处理合金相比,高温固溶处理合金在780℃具有良好的蠕变抗力。其中,以共格方式嵌镶在?基体中的立方γ′相均匀分布在枝晶干和枝晶间区域,并有细小粒状碳化物沿晶界弥散析出,可抑制晶界滑移,是大幅度提高合金蠕变抗力的主要原因。在近780℃蠕变后期,与应力轴呈45?角的晶界承受较大的剪切应力。裂纹在沿与应力轴呈45?角的晶界处萌生与扩展,直至断裂是合金的蠕变断裂机制。     

时效处理SUS316L不锈钢中析出相的晶体结构和化学成分

研究了经1100℃固溶化处理和550℃,600℃及650℃,10000h时效处理后SUS316L不锈钢中的微观组织.利用透射电子显微镜对析出相的形状,大小,分布特征进行了观察.利用电子衍射技术对析出相的晶体结构进行了分析.利用分析电子显微镜能谱分析仪对析出相的化学成分进行了分析.结果表明：固溶后的SUS316L不锈钢经不同温度时效都有M23C6型碳化物的析出相存在.能谱分析显示M23C6析出相主要是由金属铬组成的碳化物.大部分M23C6碳化物分布在基体的晶界上,也有部分M23C6碳化物分布在基体的晶粒内部和晶体缺陷处.M23C6碳化物的大小和数量随着时效温度的升高而增加.     

Al含量对Nb-Ti-C合金组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了不同Al含量的Nb-21Ti-4C(βNb-Ti)合金,研究了Al元素含量变化对Nb-21Ti-4C合金组织和晶格常数的影响。研究表明:铸态条件下合金由枝晶生长的Nb基固溶体(Nbss),碳化物((Nb,Ti)C),Nb3Al和枝晶间Nbss/MC共晶组织构成;Al元素部分固溶进入Nbss和MC中,随着Al含量增加,以Nb3Al相生长在Nbss内部。Al元素含量增加,使得Nbss枝晶先变大后变小。1100℃,24h热处理后,Nbss内部析出针状或片状碳化物和Nb3Al,导致Nbss晶格常数增大;枝晶间碳化物内部Nbss进一步长大,Nb原子的析出和Al元素固溶含量变化导致碳化物晶格常数改变。     

不同Nb-V含量对Cr8型冷作模具钢微观组织和力学性能的影响

基于以Nb替代V的设想,采用OM,SEM,EDS,相分析、硬度测定及冲击韧性实验,研究了不同Nb-V含量对Cr8型冷作模具钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,Nb提高MC共晶碳化物的析出温度,包晶反应和包共晶反应的温度也随之提高,初生γ相中C含量的分布更不均衡。当Nb含量(质量分数)达到1.32%时,初生γ相界附近更易形成粒状碳化物;不同Nb-V含量会改变MC共晶碳化物的类型,随Nb含量的升高,MC共晶碳化物由以VC为主变成VC和少量(N b,V)C,再变成以NbC为主和(Nb,V)C复合,使钢中莱氏体形态更平直;当Nb含量达到1.32%时,以Nb替代V可显著提高低温淬火硬度,使淬火硬度峰值向低温区移动,同时Nb替代V对二次硬化有利,可以获得更高的回火硬度和抗回火软化性;实验钢的冲击韧性随Nb含量的升高而降低。     

铸造镍基高温合金M963的显微组织研究

研究了经 16 5 0℃高温熔体处理后的铸造镍基高温合金M96 3在铸态和热处理态的显微组织 ,测定了其室温和高温拉伸性能。结果表明 ,M 96 3合金在铸态下具有良好的塑性 ,组织由γ固溶基体、γ 析出相及分布在枝晶间的γ +γ 共晶和细小骨架状MC碳化物组成 ;经 12 10℃× 3 5h空冷处理后 ,沿晶界、枝晶界析出方块状M6C碳化物 ,在晶内析出针状M6C碳化物 ,导致拉伸性能尤其是高温拉伸性能显著降低。     

HCM2S(T23)钢显微组织结构特征及强化机理分析

通过OM、TEM、SEM和EDS等方法对供货态、正火态和正火+回火态T23钢试样的显微组织结构进行了分析.通过对比不同状态T23钢显微组织结构特征,探讨了T23钢的强化机理.研究结果显示,正火态T23钢为粒状贝氏体组织,以固溶强化、M/A小岛的弥散强化,以及粒状贝氏体基体的晶界和亚结构的强化作用为主,同时微量B也起到-定程度的强化作用;正火+回火状态T23钢为回火粒状贝氏体组织,大部分M/A组元分解消失,沉淀相大量沉淀析出,第2相主要为M23C6和MX,回火不充分的情况下会有亚稳过渡相M3C和M7C3型碳化物存在,强化机理包括固溶强化、沉淀强化,以及贝氏体基体的晶界和亚结构等强化作用.