310S耐热不锈钢高温长期时效过程中的组织演变

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱、显微硬度计和X射线衍射仪研究了310S耐热不锈钢在950 ℃下50~3000 h长时间时效后的显微组织。结果表明,时效后主要析出了碳化物Cr₂₃C₆和σ相两种析出相,时效过程中碳化物Cr₂₃C₆先于σ相析出;随时效时间的延长,碳化物数量先增加然后减少,σ相含量一直在增加。     

Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

UNS S32750超级双相不锈钢激光焊接头微观组织与耐蚀性能

以UNS S32750超级双相不锈钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子探针显微分析仪对激光焊接头微观组织和元素分布进行表征,采用临界点蚀温度测试方法研究激光功率对激光焊接头点蚀行为的影响规律.结果表明,提高激光功率可显著增加焊缝中奥氏体含量,并且在一定程度上抑制Cr₂N析出.此外,激光焊焊缝具有比母材更低的耐点蚀性能.但随着激光功率的增加,焊缝中耐蚀的奥氏体含量增加,同时降低了Cr₂N析出倾向,因此其耐点蚀性能也逐渐增强.与双相钢母材相比,激光焊焊缝中Cr,Ni,Mo等合金元素在铁素体与奥氏体中的分配差异性显著减小,而N原子的分配差异性增加,因此焊缝中铁素体具有比奥氏体更低的耐点蚀指数,进而优先被选择性腐蚀.对于双相钢母材,点蚀主要发生在δ/γ相界和夹杂处,而激光焊焊缝的点蚀主要以铁素体内大量析出的Cr₂N作为点蚀萌生位置,并向弱相铁素体内快速发展.     

时效处理对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响

通过研究时效热处理对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响,发现590℃和650℃的时效处理降低了材料的耐点蚀性能,并且耐点蚀性能随着时效温度和时效时间的增加而降低;点蚀蚀孔倾向于在铁素体和奥氏体的相界处以及铁素体中的析出相附近形核长大。此外,通过TEM物相分析发现590℃时效析出相有R相,650℃时效析出相有R相和σ相。     

核级316NG奥氏体不锈钢在热老化条件下的析出相

通过热老化模拟试验、电解萃取试验和热力学计算方法(CALPHAD)研究了核级316NG奥氏体不锈钢在核环境下的析出相情况。结果表明，316NG奥氏体不锈钢在450℃老化100 h无析出相；老化500 h的主要析出相为Cr₂₃C₆;老化1000 h的主要析出相为Z-CrNbN、Cr₂₃C₆和Laves＿C14。然后，采用CALPHAD方法建立了316NG奥氏体不锈钢的热力学数据库，并以此数据库为基础，利用Thermo-Calc软件计算了316NG奥氏体不锈钢在450℃平衡状态下的析出相组成为Cr₂₃C₆、Z-CrNbN、Laves＿C14、Ni₃Si和MX,析出相总原子分数为3.5%,其中Ni₃Si和MX的含量很低(0.46%)。通过CALPHAD方法计算得到的析出相组成与450℃等温退火1000 h后的热老化试验结果符合得较好，从而获得关于316NG奥氏体不锈钢在长时间热老化条件下的析出相规律及组织成分的较为完善...     

时效时间对S30432钢组织的影响

利用扫描电镜、透射电镜研究了S30432钢在650 ℃不同时效时间处理后的微观组织演变。结果表明,未经时效的S30432钢组织为均匀奥氏体,晶内有很多未溶的大片状一次Nb（C,N）和细小的二次Nb（C,N）,M₂₃C₆型合金碳化物极少;300 h时效后组织出现明显回复过程,有少量的富铜相和M₂₃C₆型碳化物的析出;时效1000 h后,富铜相和M₂₃C₆碳化物数量急剧增加,M₂₃C₆颗粒逐渐长大并呈链状分布。随时效时间延长,孪晶逐渐消失。TEM照片显示,随着时效时间的延长,富铜相颗粒长大,并和M₂₃C₆相、孪晶一起阻碍位错运动,提高了S30432钢的高温性能。     

铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN凝固与析出热力学模拟

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着凝固过程的进行易于枝晶间富集,并且Cu偏析逐渐减弱,Fe、Cr及Ni的偏析逐渐增强;非平衡凝固过程中Fe、Ni元素为负偏析,Cr、Mo、Cu、N及C为正偏析,其中Cr、Mo元素在凝固末期的残余液相中偏析非常严重。平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ与Laves相,其最大析出量分别为18.1%与12%(质量分数);非平衡凝固过程析出主要的金属间相为σ相,其最大析出量为0.7%。平衡转变过程：Mo促进σ与Laves相的形成,N促进Cr₂N析出、抑制σ与M₂₃C₆碳化物的形成,Cu有利于ε-Cu相的形成;非平衡凝固过程：Mo促进σ相与δ铁素体的形成,N促进Cr₂N析出、抑制δ铁素体形成,Cu能够抑制δ铁素体的形成,但是对Cr₂...     

固溶时效对节镍型高氮奥氏体不锈钢组织的影响

对热轧态节镍型高氮奥氏体不锈钢进行固溶及时效处理,利用光学显微镜、电子背散射衍射,结合相图系统分析该材料固溶处理及时效后组织变化规律。结果表明,1050 ℃固溶处理后,试验钢基体为奥氏体,存在少量的铁素体,奥氏体晶粒形状偏等轴,晶粒内部存在大量孪晶。时效后,析出相主要为Cr₂N、CrN、Cr₂₃C₆。在时效时间为5 h不变的条件下,温度由650 ℃升高至800 ℃,碳化物及氮化物数量呈现先增长后降低的趋势,在750 ℃时数量最多。而在750 ℃时效5~10 h范围内,随着时效时间的增加,析出相数量变化不大。析出相的析出过程为:先在晶界交叉处析出胞状析出物,随时间的延长,在晶界逐渐析出条状析出物,在晶内开始出现并逐渐长大,最终形成类珠光体的片层状析出。     

固溶处理对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢组织及碳化物的影响

利用FactSage软件中的FSstel数据库对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的相图进行计算,分析了氮元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,得到了53Cr21Mn9Ni4N耐热钢平衡凝固及冷却相变路径图,并用OM、SEM、XRD、EDS等对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶3、10、20、40和60 min后的显微组织及碳化物演变规律进行了研究。结果表明,53Cr21Mn9Ni4N耐热钢由1600 ℃平衡冷却至300 ℃的过程中完整的平衡相变路径为:液相+气体→液相→液相+δ铁素体→液相+δ铁素体+奥氏体→液相+奥氏体→奥氏体→奥氏体+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体+σ相。M₂₃C₆的析出温度随着氮含量的增加而降低,M₂(C,N)的析出物温度随着氮含量的增加而升高,M₂₃C₆会因M₂(C,N)的析出受到抑制。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的铸态组织非常不均匀,奥氏体呈树枝晶状生长,枝晶间析出大量层片状碳化物。随着固溶时间的增加,分布在枝晶间的层片状碳化物逐渐变成块状及短棒状,碳化物的数量逐渐减少,粗壮的树枝晶也逐渐变得细小。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶后的组织及碳化物均得到明显改善。     

高温时效对2205双相不锈钢中σ相析出行为的影响

对2205双相不锈钢进行了750、800、850、900和950℃分别保温0.5、1、2h的时效处理,采用定量金相、SEM和EDS、化学萃取、XRD和电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了2205双相不锈钢中σ相析出与时效时间、温度的变化规律。结果表明:2205双相不锈钢经不同时效工艺处理后的组织主要由奥氏体、铁素体、σ相组成,σ相一般在γ/α相界处或铁素体内析出;在相同时效温度下,随着时间的延长,σ相的析出量明显增多,而在850℃进行时效处理会使钢中σ相的析出量达到最高值。此外,采用EBSD方法有望对2205双相不锈钢中的σ相进行准确的定量分析。     

超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃下的时效析出行为

对超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃进行不同时间的时效处理,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了析出相的显微形貌,使用能谱分析和选区电子衍射分析了析出相的成分和结构,并结合JMA方程对析出相的析出动力学进行了研究。结果表明,超级奥氏体不锈钢654SMO中的析出相主要是σ相和Cr₂N相。时效10 min～1 h时,钢中析出相主要是σ相,σ相的析出位置依次是晶界、非共格孪晶界、共格孪晶界和晶内。时效1～12 h过程中,σ相开始在晶内形成针状相,随着时效时间的延长,析出相的数量越来越多,并在晶内相互交错,交织成网状。在时效24、48 h后,由于σ相富含Cr,以及σ相与奥氏体相晶界结构差异大,Cr₂N相以条状或不规则的块状依附在σ相上形核生长。超级奥氏体不锈钢654SMO中析出相的析出动力学方程为X=1-exp(-0.0487t^0.729)。     

Fe51Mn30Cr19低活化双相多主元合金中χ相与M23C6碳化物在475 ℃回火过程中的析出行为

通过XRD、SEM、EBSD和TEM等手段研究了低活化双相多主元合金Fe₅₁Mn₃₀Cr₁₉在475 ℃回火过程中χ相与M₂₃C₆的析出行为。结果表明,试验材料在回火过程中χ相与M₂₃C₆碳化物析出行为既有相似性又存在差异性。两种析出相的相似性是χ相与其基体铁素体相和M₂₃C₆与其基体奥氏体相都满足立方-立方位向关系,且析出相与基体晶格常数比值都十分接近3∶1。两种析出相在回火过程中差异性在于χ相首先以点状析出相形式于铁素体内部产生,析出过程不存在元素偏聚,而M₂₃C₆的析出总起始于铁素体/奥氏体界面,然后逐渐向铁素体区域扩展,析出过程存在明显的铬元素偏聚。根据两种析出相晶格结构并与其母相对比,分析了两种析出相的形成机理。通过对低活化双相多主元合金析出特征的分析,能够为析出相的控制与材料性能设计提供重要的参考依据。     

GH3230合金M23C6型碳化物的析出行为

研究了固溶态GH3230合金在800~1100 ℃时效不同时间下的碳化物析出行为。结果表明:GH3230合金固溶态组织主要为γ相+初生粒状碳化物M₆C+少量晶界粒状碳化物M₂₃C₆。试验合金在800~1100 ℃短时时效后,晶界和晶内析出的碳化物主要为M₂₃C₆型。其中晶界粒状M₂₃C₆型碳化物有沿着晶内长大的倾向,并逐渐变成胞状碳化物。在同一时效温度下,晶内碳化物析出数量会随着时效时间的增加而增加,此后会逐渐回溶,回溶开始的时间会随着时效温度的提高而逐渐提前。     

等温变形0Cr14Mn21NiN无磁不锈钢的晶间腐蚀敏感性

通过Thermal-Calc热力学软件对0Cr14Mn21NiN无磁不锈钢中碳化物析出的平衡相区进行了计算,并通过时效处理试验进行了验证。通过不同参数的等温变形试验对实际的非平衡态碳化物析出行为进行了研究。通过双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)对等温变形试样的晶间腐蚀敏感性进行了测试和对比。结果表明:热力学计算的平衡态Cr₂₃C₆碳化物析出温度范围为512~847 ℃,而通过时效试验验证的实际析出温度范围为720~940 ℃,表明二者之间存在约200 ℃的误差。当总变形量不超过20%时,等温变形非平衡态Cr₂₃C₆碳化物析出下限温度进一步降低至625 ℃,等温变形过程对晶界Cr₂₃C₆碳化物形核和长大过程均有加速作用。DL-EPR电化学方法结果表明等温变形后由于碳化物析出速度的加快,0Cr14Mn21NiN无磁不锈钢的晶间腐蚀敏感性显著增加。     

0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢的析出行为

采用Thermal-Calc热力学计算软件对0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢C、Cr含量变化对试验钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析方法探讨了时效温度、保温时间、变形对试验钢析出行为的影响。结果表明:析出相主要是在晶界处产生的Cr₂₃C₆,试验钢析出敏感温度为750~850 ℃。在800 ℃下时效30 min的试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,随保温时间的延长,析出相含量逐渐增多,尺寸变大,并逐渐向晶内生长。时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,变形后保温1 min的试验钢晶界处可观察到较多析出相的产生,晶界明显变粗。     

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。     

热处理对稀土5Cr钢组织及析出相的影响

以稀土5Cr钢为对象,研究了热处理工艺(870、900、930 ℃保温50 min水淬,670、690、710 ℃保温90 min回火)对其组织及第二相析出行为的影响。结果表明,试验钢经870 ℃淬火后,组织未完全奥氏体化;随着淬火温度的升高,试验钢完全奥氏体化,原始奥氏体平均晶粒尺寸从900 ℃的13.49 μm增大到930 ℃的15.01 μm,且组织均匀性明显下降。合适的淬火温度为900 ℃。在670~710 ℃回火后,组织分布为回火屈氏体、回火屈氏体+回火索氏体、回火索氏体。回火后第二相为分布在基体上的Cr₇C₃碳化物及在界面聚集的Cr₂₃C₆碳化物。随着回火温度的升高,Cr₂₃C₆碳化物比例逐渐增加。为避免回火过程中M₂₃C₆型碳化物的聚集和粗化,合适的回火温度为690 ℃。     

时效工艺对2205双相不锈钢σ相析出行为的影响

通过光学显微镜、扫描电镜对2205双相不锈钢1050、1350 ℃固溶30 min+650~1000 ℃时效0.5~1440 min后σ相形貌和含量进行观测。结果表明:经过1050 ℃固溶处理后,2205双相不锈钢在650~850 ℃时效处理过程中存在σ相析出行为。当时效温度为850 ℃时,σ相析出最快;随着时效温度偏离850 ℃,σ相析出速度降低。经过1350 ℃固溶后,σ相析出温度整体提高,析出温度范围更宽。σ相析出后即发生迅速长大,在3 h内体积分数可达0.25%~1.75%;之后其生长速率逐渐减缓。σ相首先在铁素体与奥氏体相界处以小于1 μm的近似球状颗粒形貌析出,之后沿着铁素体相中宽度在几微米的狭窄区域向铁素体内生长。2205双相不锈钢的时效处理温度影响σ相的析出行为,时效处理应在偏离850 ℃的温度下进行,以防止σ相的析出和快速长大。     

时效处理对AM355钢组织和力学性能的影响

利用Thermo-Calc热力学软件、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)与物理化学相分析等试验手段,研究了时效处理对AM355高强不锈钢微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,450 ℃时效4 h时,M₂₃C₆相析出,导致钢的强度达到峰值,而非均匀塑性变形能力与韧性却极低。时效温度在520~575 ℃时,(Cr, Mo)₂N相析出,发生钢的二次强化,其屈强比达到峰值,塑性与韧性并没有降低,但由于逆转变奥氏体的增加及固溶强化效果的减弱使强度略有下降。时效温度在575~650 ℃时,逆转变奥氏体大量生成且沿原马氏体板条边界平行分布,极大程度地提高钢的均匀塑性变形能力,降低钢的非均匀塑性变形能力与强度,不会提高钢的韧性。时效温度在650~700 ℃时,逆转变奥氏体又重新转变为马氏体,此时钢中析出相较粗大,马氏体板条特征不明显,强度较低,钢的均匀塑性变形能力降低,其非均匀塑性变形能力升高,韧性略有降低。     

C-HRA-3耐热合金850 ℃持久性能及组织特征

研究了C-HRA-3耐热合金在850 ℃持久试验过程的碳化物特征。结果表明:当持久应力为120 MPa时,持久寿命为37.8 h,主要析出相包括M₂₃C₆相和Ti(C, N)相,高应力状态下,M₂₃C₆相沿变形带析出。当持久应力为80 MPa时,持久寿命延长至491 h,晶界处M₂₃C₆相部分回溶,导致晶界特征不明显,同时细小M₂₃C₆相重新析出,晶内析出的Ti(C, N)相尺寸增加。不同应力下试样的断裂方式均为沿晶断裂,裂纹源优先在尺寸较大的析出相(M₂₃C₆和Ti(C, N))周围萌生,导致伸长率随持久寿命延长而减小。