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.     

高温时效对超超临界锅炉用HR3C钢接头微观结构及力学性能的影响

利用高温蠕变持久试验机,对超超临界(USC)机组锅炉用HR3C钢接头设计进行650℃,54.6 MPa.1000 h 的高温加载时效试验,对比分析了未时效与时效的 HR3C 钢接头微观结构和力学性能特征,结果表明,HR3C 钢接头母材区和焊缝区高温加载时效后脆化显著,焊缝区冲击韧性仅剩20kj/cm2,断裂几乎呈完全脆...     

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。     

高温服役50 000 h脆化HR3C钢的持久寿命分析

通过室温拉伸试验、高温短时拉伸试验、高温冲击试验、高温持久性能试验、显微组织观察和能谱分析研究了服役50 000 h的HR3C钢的组织和性能。结果表明:服役50 000 h的HR3C钢在室温下明显脆化,塑性大幅下降,但强度和硬度仍符合标准要求;665 ℃高温下的韧性和塑性较室温时有显著提升,高温强度也满足标准要求;晶界和晶内析出大量第二相,晶界处聚集分布的块状M₂₃C₆相是导致HR3C钢脆化的主要因素,晶内析出的NbCrN相则可以产生弥散强化效应;665 ℃高温下持久强度仅比标准推荐值降低10%,以末级过热器管为例,估算脆化HR3C钢的剩余寿命仍超过100 000 h。     

Thermo-Span合金在650℃长期时效稳定性

对标准热处理和650℃长期时效下的低膨胀Thermo-Span合金的组织和性能进行观察和分析,结果表明:650℃时效1000 h后,合金块状和棒状Laves相无明显变化,但晶界析出相数量有所增加;晶内小条块状相聚集析出的区域更多,γ’相由约10 nm长大到约30 nm。合金的室温拉伸强度稍有下降,降幅约为8%,塑性基本不变;650℃拉伸强度降低约5%,塑性变化不大。合金的光滑持久寿命降低约41%,持久塑性明显提高,时效后合金仍无缺口敏感性。Thermo-Span合金在650℃长期时效下具有良好的组织和力学性能的稳定性     

高温时效T92/HR3C焊接接头的组织和力学性能

对ERNiCrMo-3镍基焊丝钨极氩弧焊（GTAW）焊接的T92/HR3C异种钢管接头,进行650℃直至1143.5 h的高温时效处理,研究时效过程中接头显微组织结构和力学性能的变化规律。结果表明：时效后接头的室温拉伸断口都位于T92母材。随时效时间的延长,接头各区域的冲击韧性单调降低,但接头强度、T92侧热影响区（HAZ）及母材的硬度先降后升,时效501.1 h后趋于稳定,这归因于不同时效时间下T92侧HAZ及母材中碳化物的形态及聚集状态的差异。HR3C侧HAZ产生时效脆化,其冲击断口呈沿晶断裂的断口特征。     

HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能

通过光学金相显微镜、透射电子显微镜观察和力学性能试验,研究了HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能。结果表明,经650℃时效,HR3C钢焊接接头的强度和硬度升高,焊缝硬度上升幅度大于母材;焊缝的时效脆化倾向明显,时效7000 h后缺口冲击吸收能量都保持在15 J以下。焊缝区晶界处M23C6相的连续网状分布及σ相、G相的存在导致了其较低的缺口冲击吸收能量和时效脆性,而晶内均匀细小Z相的沉淀强化作用则提高了接头的强度和硬度。     

析出相对长时时效S30432钢高温力学性能的影响

利用高温拉伸试验机测试了S30432钢650℃长时时效过程中的高温力学性能,利用光学显微镜OM、扫描电镜SEM、X射线衍射XRD、透射电镜TEM等方法观察了其微观组织和析出相,研究了析出相对S30432高温性能的影响规律。高温拉伸试验结果表明,在长时时效过程中S30432钢的强度降低不明显,但其塑性在时效100 h后急剧下降。微观组织观察表明,在长时时效期间,大量析出的M23C6相、纳米级的富铜相以及MX相共同阻碍位错和晶界的运动,抵消了因高温下位错密度降低、孪晶减少引起的强度降低,因此强度下降不明显;随着时效时间延长,尤其是当时效时间超过100 h后,大量M23C6在晶界析出并聚集长大,弱化晶界,从而导致塑性急剧下降。     

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。     

HR3C/T92异种钢焊接接头650℃时效后的组织和韧性

利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪,并通过冲击试验研究了HR3C/T92异质接头650℃时效后微观组织和冲击韧性的变化.结果表明,在650℃时效500 h后焊缝和近HR3C钢一侧的热影响区为单一奥氏体,近T92钢一侧粗晶区由于发生回复,马氏体板条碎化;随着时效时间的延长,接头组织中析出相数量逐渐增多,时效500 h后焊缝中的析出相类型为M23 C6和Nb(C,N).650℃时效后焊缝仍具有较高的韧性,而近T92钢一侧的热影响区冲击功呈现缓慢下降趋势.     

长期时效对GH4586B合金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℃下长期时效1500 h过程中的组织变化及其对750℃高温拉伸性能的影响。利用扫描电子显微镜对合金长期时效过程中的显微组织和高温拉伸断口进行了观察分析。结果表明:GH4586B合金在时效过程中晶界和晶内均有碳化物析出,晶界析出碳化物的形貌呈弥散的颗粒状,并随时效时间的延长有逐步转变为连续链状的趋势,同时合金内未见有害拓扑密堆(TCP)相析出;合金在750℃高温下拉伸,随着时效时间的延长合金的强度和塑性在500 h时表现为峰值,且随着时效时间的延长略有降低,这与晶界析出碳化物的形貌、分布、数量直接相关;通过750℃高温拉伸断口的形貌分析,合金断裂均具有塑性断裂特征。     

高温时效对00Cr13Ni6Mo2不锈钢组织及性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射、光学显微镜和透射电镜等研究了一种13Cr超级马氏体不锈钢(00Cr13Ni6Mo2)的高温力学性能和高温时效后的力学性能、物相组成及显微组织。结果表明:00Cr13Ni6Mo2钢在高温下可保持较高的屈服强度,但当超过Af(奥氏体转变完成点)温度后,屈服强度迅速下降;600℃时效后,马氏体基体中的位错密度明显降低,同时产生了一定量的逆变奥氏体,导致时效100 h后其屈服强度从824 MPa降至682 MPa(下降17.2%),而抗拉强度和伸长率变化不大;800℃时效过程中,试验钢的组织完全奥氏体化,在降温过程中组织转变为淬火马氏体,故其具有典型的淬火马氏体性能特征,时效100 h后抗拉强度从858 MPa升至1031 MPa(提高20.2%),同时伸长率从22.5%降至15.0%。     

超超临界锅炉用新型奥氏体耐热钢HR3C的高温时效脆化研究

通过冲击性能试验、光镜、透射电镜和扫描电镜等方法对超超临界机组用新型奥氏体耐热钢HR3C经650℃时效不同时间后的冲击韧度和显微组织变化进行了研究。结果表明,HR3C钢在650℃时效过程中具有较明显的时效脆化倾向,时效500 h后冲击韧度由时效前的351.7 J/cm2降低到40 J/cm2以下,而后随着时效时间的延长(直至6000 h),冲击韧度基本稳定在20～25 J/cm2;HR3C钢长时时效后的断裂形式主要是以沿晶断裂为主的脆性断裂;时效初期HR3C钢冲击韧度降低的主要原因是由于沿晶析出较多网状M23C6和少量σ沉淀相造成的;时效后期,M23C6出现聚集、球化、长大,但由于σ相的析出量增加,使该钢时效6000 h后的冲击韧度仍保持在较低的水平。     

T92/HR3C异种钢焊接接头高温拉伸变形及断裂行为

采用500℃和625℃拉伸试验,研究T92/HR3C异种钢管接头的高温变形及其断裂行为。结果表明,在高温拉伸过程中,焊缝、T92侧热影响区(HAZ)及母材(不包含颈缩段)均未发生明显的塑性变形及组织结构的变化,而HR3C侧母材晶粒明显被拉长,HR3C侧HAZ的拉伸变形不明显。HR3C母材塑性变形量随温度升高而明显降低,孪晶回复越少。高温拉伸断口位于T92侧HAZ的细晶区(FGHAZ),呈正断加剪切断的混合断裂方式,均与室温状态下该焊接接头的拉伸变形及断裂行为不同。应力三轴度理论可很好地解释该接头高温短时拉伸变形及断裂特征。     

热处理对M963合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了不同热处理工艺对M963合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明，经1210℃，4h空冷固溶处理后，合金的强度升高，但塑性降低，尤其是在高温(900℃)时塑性降低幅度更大：固溶处理后再进行850℃，16h炉冷时效，强度进一步提高，高温塑性获得恢复，但室温塑性进一步降低。扫描电镜观察发现：合金在l210℃，4h空冷固溶处理过程中，初生MC碳化物发生转变，并在晶界和枝晶间析出M6C碳化物；在固溶处理后的空冷过程中，从γ溶体基体中析出细小γ相；经850℃，16h低温时效后，γ充分析出并长大。断口形貌分析表明不同热处理状态的合金，其断裂机制不同。根据位错与强化相之间的相互作用理论讨论了这种热处理工艺对室温和高温拉伸性能的不同影响规律。     

时效制度对18Ni(C250)马氏体时效钢力学性能的影响

对18Ni(C250)马氏体型时效钢进行了低温时效、分级时效及单时效处理,研究了时效工艺对该钢力学性能的影响。结果表明:300~350℃低温时效时,强度升高缓慢,硬度变化不大,有利于去除应力;经370℃预时效加不同温度高温时效(即分级时效)后,随温度升高,强度增加,470~490℃时效时,强度和塑性综合性能良好;与480℃单时效相比,分级时效时强度较高;单时效条件下,随时效时间延长,抗拉强度提高,伸长率逐渐减小;单时效3 h时,抗拉强度不符合零件力学性能要求,因此一般选用4.5 h和6 h时效。综合考虑,18Ni(C250)钢最佳时效制度为低温预时效+(470~490℃)×4.5 h终时效。     

新设计的马氏体耐热钢的组织稳定性

采用冲击、拉伸试验、X射线衍射分析和显微组织观察,研究了在650℃下时效过程中新设计的一种沉淀强化马氏体耐热钢(简称MPHI钢)的力学性能与组织稳定性的相互关系。研究结果表明,新设计的耐热钢在650℃下的高温拉伸性能稳定,当时效时间超过600 h后,其硬度值高于P92钢而硬度的衰减速率低于P92钢。分析认为,MPHI钢微观组织的稳定性对其力学性能产生了重要的影响。     

760℃长期时效对一种Ni-Cr-W-Fe合金组织和力学性能的影响

采用OM,SEM和TEM研究了一种Ni-Cr-W-Fe合金在760℃长期时效过程中的显微组织变化,测试了合金室温和高温力学性能,对拉伸断口进行了分析.结果表明,1100℃固溶后合金平均晶粒尺寸约为80 mm,晶内包含退火孪晶.760℃时效后合金中析出M23C6和g'相.g'相尺寸约为29 nm,体积分数约为19%.760℃长期时效后,g'颗粒平均尺寸与时间t满足Ostwald方程.固溶态合金具有优异的室温塑性,拉伸断口具有韧性断裂形貌.时效态合金室温屈服强度明显增加,塑性下降.随760℃保温时间延长,合金室温和高温屈服强度缓慢降低.与时效态合金相比,1000~3000 h时效后的合金室温塑性降低,高温塑性维持在15%左右,与时效态基本相当.     

700℃先进超超临界锅炉过热器管用新型镍基高温合金GH750的组织和性能研究

GH750是一种我国自主研发的、可以应用于700℃先进超超临界锅炉过热器/再热器管的新型镍基高温合金。研究新型镍基高温合金GH750的组织和性能。研究结果表明:GH750合金的组织由奥氏体基体和强化相γ′,以及微量的晶内和晶界MC、M23C6组成;力学性能优异,室温和高温强度高、塑性好;高温持久性能突出,760℃/10~5 h的持久强度超过100 MPa;在750~850℃高温长期时效后组织稳定性好,无有害相析出;长期时效至10 000 h时,室温拉伸性能变化小,冲击韧性短期下降后趋于稳定。     

时效对Ti-22Al-24Nb合金显微组织及力学性能影响

研究了经1000℃/2 h/WC(水冷)固溶处理的Ti-22Al-24Nb合金在不同时效条件下的组织演变规律,且进行了不同时效时间下组织的力学性能测试。结果表明:时效时间对显微组织中相的含量和尺寸的变化影响较为明显。随时效时间增至24 h时,部分晶粒发生了长大,且次生α2/O相长大明显,初生的α_2相长大并等轴化。随时效温度的升高,晶粒尺寸变化不明显。经780℃/20 h/AC(空冷)时效处理后,合金常温力学性能提升较小,抗拉和屈服强度分别提升至1022和950 MPa,但塑性却大大降低至3%左右,随时效时间延长至24 h,强度增加,塑性变化不大;合金高温力学性能为强度增加不明显,但塑性明显增加,其伸长率为20.27%,随时效时间延长至24 h,合金的高温强度进一步增加,抗拉强度为1019 MPa,屈服强度为977 MPa,但高温塑性出现了下降。