超纯净18Ni马氏体时效钢的晶粒尺寸及其对拉伸性能的影响

研究了不同固溶处理温度下超纯净18Ni(2200 MPa级）马氏体时效钢晶粒尺寸及分布的变化，以及原奥氏体晶粒尺寸对马氏体时效钢在固溶和时效状态下拉伸性能的影响，初步探讨了其影响机理，结果表明，原奥氏体晶粒随固溶温度的升高而均匀持续地正常长大，晶粒尺寸对固溶态马氏体时效钢的强度和塑性影响微弱，有害元素含量的大幅度降低避免了Ti(C,N)等夹杂物在晶界偏聚而引起的高温固溶下的“热脆”现象，时效状态马氏时效钢的屈服强度与原奥氏体晶粒尺寸之间符合Hall-Petch关系，随着原奥氏体晶粒尺寸的增大，马氏体时效钢出现“时效脆性”是由于明效析出相在晶界偏聚所致。     

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从不同试验钢的显微组织、奥氏体体积分数、晶粒尺寸等方面,研究了Ni当量对00Cr13Co9Ni5Mo5马氏体时效不锈钢冲击韧性的影响.研究结果表明:Ni、Mn可扩大奥氏体区,随着Ni当量的增加,奥氏体体积分数明显上升,可显著提高材料的冲击韧性.     

10Ni3MnCuAl钢加热和冷却过程中的显微组织演变

采用高温金相技术,研究了10Ni3Mn Cu Al钢加热至950℃以及保温过程中的显微组织演变行为和其后200℃/min冷速下的马氏体相变行为及其切变特点。结果表明:试验钢在加热到950℃奥氏体化过程中,新的奥氏体晶粒会在原始晶界处和晶内同时形核并长大。随着保温时间的延长,奥氏体晶粒逐渐长大,最终形成平均晶粒尺寸为20μm、大小均匀的晶粒。在其后冷却过程中,试验钢发生马氏体转变,原奥氏体晶粒尺寸不变。     

18Ni(2450MPa级)马氏体时效钢细化晶粒工艺

研究了 1 8Ni( 2 45 0 MPa级 )马氏体时效钢逆转变奥氏体再结晶规律及细化晶粒工艺。将原始组织为板条状马氏体和线状马氏体的逆转变奥氏体在一定温度下保温 ,观察其再结晶规律。将原始组织为“线状”马氏体的 1 8Ni马氏体时效钢进行α′ γ循环相变以细化晶粒 ,通过金相观察确定最佳细化晶粒工艺     

18Ni马氏体时效钢原始奥氏体晶界显示方法

利用光学显微镜(蔡司)，在室温下，通过配制不同成分、浓度浸蚀剂和化学浸蚀方法，对经不同温度处理后的18Ni马氏体时效钢的原始奥氏体晶界显示方法进行了系统研究。结果表明：采用腐蚀性强、浓度高的浸蚀剂只能获得18Ni马氏体时效钢的金相显微组织，而采用体积比为4%的硝酸酒精溶液，对800~925 ℃固溶空冷后的18Ni马氏体时效钢试样进行化学浸蚀，能清晰地显示出18Ni马氏体时效钢试样原始奥氏体晶界，并可以进行准确的晶粒度级别数评定。     

18Ni马氏体时效钢原始奥氏体晶界显示方法

利用光学显微镜(蔡司)，在室温下，通过配制不同成分、浓度浸蚀剂和化学浸蚀方法，对经不同温度处理后的18Ni马氏体时效钢的原始奥氏体晶界显示方法进行了系统研究。结果表明：采用腐蚀性强、浓度高的浸蚀剂只能获得18Ni马氏体时效钢的金相显微组织，而采用体积比为4%的硝酸酒精溶液，对800~925 ℃固溶空冷后的18Ni马氏体时效钢试样进行化学浸蚀，能清晰地显示出18Ni马氏体时效钢试样原始奥氏体晶界，并可以进行准确的晶粒度级别数评定。     

时效温度对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了18Ni300马氏体时效钢,结合拉伸试验、硬度测试和显微组织表征等手段,研究了时效温度(390, 490, 590℃)对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形试样主要由Fe-Ni马氏体基体和胞状亚结构组成,经时效处理后,试样微观组织发生显著变化。随着时效温度的升高,胞状亚结构逐渐分解,马氏体逆转变成为奥氏体,Σ3晶界占比下降。同时,Ni₃X(X=Ti, Al, Mo)纳米相弥散析出,并在590℃时粗化。随着时效温度的升高,SLM 18Ni300马氏体时效钢的强度和硬度均先增加后下降,伸长率先降低后增加。其中,490℃时效的SLM马氏体时效钢兼具超高强度和较好塑性,这与其基体中弥散分布的纳米析出相、适量的奥氏体含量和较低的Σ3晶界占比有关。     

18Ni马氏体时效钢奥氏体晶粒长大规律研究

对18Ni(1800 MPa级)马氏体时效超高强度钢的奥氏体晶粒长大规律进行研究.结果表明,随加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,当温度高于1000℃时,晶粒迅速发生粗化,当温度低于1000℃时,晶粒尺寸随保温时间的延长变化不明显;晶粒平均尺寸与保温时间的关系符合Beck方程,且温度越高,晶粒生长指数越大;在850～1150℃,18Ni(1800MPa级)马氏体时效钢奥氏体晶粒长大激活能为223.106kJ/mol,其奥氏体晶粒平均尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系,并建立了该马氏体时效钢的奥氏体晶粒度长大数学模型.     

18Ni马氏体时效钢循环相变细晶工艺研究

研究了循环相变对18Ni(1800 MPa级)马氏体时效钢奥氏体晶粒细化的影响.结果表明,通过加热温度递减的变温循环相变,18Ni马氏体时效钢奥氏体晶粒尺寸可由201 μm的粗大等轴晶细化为约10 μm的均匀细小晶粒;而通过950、920和900℃的等温循环相变,得到细化的晶粒尺寸为12～14μm;通过循环相变显著细化了马氏体时效钢的晶粒尺寸,而温度递减的变温循环相变是该钢细化晶粒的有效措施.     

热处理对Co_(38)Ni_(34)Al_(28-x)Cu_x合金组织和显微硬度的影响

在Co-Ni-Al系合金的基础上用Cu部分代替Al,制备4种不同成分的合金,研究热处理对Co38Ni34Al28-xCux显微组织和显微硬度的影响。结果表明,Co38Ni34Al27.5Cu0.5合金经1350℃×2 h加热、冰水冷却至室温处理后,β基体内出现马氏体,而Co38Ni34Al27Cu1则在1350℃×2 h和1300℃×4 h处理时都出现马氏体。随铜含量的增加和铝含量的减少,合金β相晶粒变小,γ相晶粒和含量变大。Co38Ni34Al27.5Cu0.5的显微硬度随温度升高而升高,在β相晶粒内出现马氏体时,Co38Ni34Al27Cu1合金的显微硬度骤降。     

晶粒细化对Fe-Ni-Mo-Cr系马氏体时效钢组织和性能的影响

采用显微组织观察和力学性能测试,研究了晶粒细化处理对Fe-Ni-Mo-Cr系马氏体时效钢组织和性能的影响.结果表明,等温循环相变可使晶粒平均尺寸达到8～10 μm;同时使合金的马氏体板条碎化,亚结构和析出相形核位置增多,逆转变奥氏体长大速度加快.循环细化后的时效合金中调幅组织更为明显,棒状的Ni3Mo、Ni3Ti及逆转变奥氏体的弥散度也比未经过循环细化处理的要大,合金的强度和塑性明显改善.     

时效时间对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织性能的影响

对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形马氏体时效钢进行固溶及500 ℃时效不同时间的热处理,分析时效时间对其组织性能的影响。结果表明:SLM 18Ni300钢经固溶+时效处理后,其组织为马氏体、逆转变奥氏体和Ni₃(Mo, Ti)析出相,随时效时间增加,析出相数量逐渐增加并聚集长大,同时逆转变奥氏体含量增大。随时效时间的增加,其硬度和强度逐渐增加达到峰值后下降,而伸长率不断增加。SLM 18Ni300钢的最佳时效工艺为500 ℃×4 h。     

Cu及热处理工艺对9Ni钢组织及性能的影响

通过实验研究了Cu元素及热处理工艺对9Ni低温钢组织与力学性能的影响。结果表明,添加Cu元素后,材料的低温冲击韧性明显得到提升,而抗拉强度和屈服极限变化不大。调质热处理后,材料的力学性能及低温冲击性能均明显得到改善。通过光学显微镜观察发现,热轧态的9Ni钢微观组织主要为淬火马氏体,经热处理后则主要为回火马氏体;进一步通过扫描电镜观察可以发现,调质热处理后,材料的基体组织为回火马氏体,在基体上分布着白亮色的粒状和板条状的淬火马氏体和回转奥氏体混合物。通过X射线衍射检测发现,添加Cu元素后回转奥氏体的数量增加。Cu对9Ni钢低温韧性的改善主要有以下两方面原因:一是钢中Cu、Ni等元素的富集大大提高了回转奥氏体的稳定性并增加了其含量,二是Cu元素的添加使回转奥氏体在晶内、晶界的分布更加均匀、弥散,从而提高了9Ni钢的低温韧性。     

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。     

冷处理对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响

通过对0Cr16Ni5Mo钢进行淬火+回火及淬火+冷处理+回火工艺的热处理,研究了冷处理对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响。结果表明,0Cr16Ni5Mo钢经调质处理后具有良好的综合性能;其显微组织得到了改善,板条马氏体束发生碎化,位错缠结增加,且残留奥氏体组织转变彻底,其强度得到提高。冷处理后钢的性能改善与残留奥氏体转变及晶粒碎化有关。     

无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析

对18Ni无Co马氏体时效钢进行了真空电子束焊接,用金相显微镜观察了焊接接头的组织形貌,并测定了焊缝区、热影响区、基体的显微硬度.结果表明,18Ni无Co马氏体时效钢组织为板条马氏体组织,材料焊接性能良好,焊缝区凝固组织为胞状树枝晶,熔合线附近热影响区晶粒发生了再结晶,晶粒长大明显.硬度分布有明显的规律性,焊缝区硬度最低,细晶区硬度最高,熔合线附近的热影响区,离熔合线越远,硬度值越高.在距熔合线2.5 mm处有一个马氏体与奥氏体两相混合的狭窄区域,硬度较其两侧有明显降低.     

多层次细化处理对18Ni马氏体时效钢断裂韧性的影响

利用逆变奥氏体再结晶原理对18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢进行变温循环相变细化处理,分析了循环相变细化处理对晶粒度和亚结构的细化规律,研究了细化处理对马氏体时效钢常规力学性能及断裂韧性的影响。结果表明,细化处理可以同时实现晶粒和亚结构细化,显著提高强度、塑性和冲击性能。细化处理对18Ni马氏体时效钢断裂韧度的影响不明显,晶粒尺寸和马氏体板条的长宽比是影响断裂韧性的两个主要因素。     

时效温度对304奥氏体不锈钢超塑性及显微组织的影响

对304奥氏体不锈钢进行了室温拉伸和时效处理,完成了一次马氏体相变及逆相变,利用这种马氏体相变循环实现了304不锈钢的超塑性。结果表明:室温拉伸30%后304不锈钢在不同温度时效20 min的两次相变循环处理,其伸长率随时效温度增加先增加后略有下降。时效温度低于800℃时,钢未能实现超塑性;当时效温度为800～1000℃时钢均实现了超塑性。采用金相显微镜和扫描电镜对实现超塑性后时效处理的奥氏体态的显微组织进行了分析,发现随时效温度的升高,奥氏体晶粒尺寸增加,850℃后晶粒急剧长大。     

AerMet100钢有效晶粒细化与逆转变奥氏体稳定性的提高

对二次硬化超高强度AerMet 100钢,通过引入预时效并优化双时效(即预时效+正常时效)工艺,膜状逆转变奥氏体(AR)中合金元素Ni、Co含量的起伏有利于提高其稳定性并降低Ms温度。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)与扫描电子显微镜(SEM)分析表明:膜状AR在原奥氏体晶粒及马氏体铁素体(MF)板条边界形成,其间同时存在的K-S和N-W位向关系使有效晶粒由原奥氏体晶粒减小为MF板条(其厚度约80 nm);试样断面大而深的韧窝及高的撕裂棱反映出裂纹尖端钝化和分岔会吸收大量能量,在抗拉强度(σb)2000 MPa条件下断裂韧度(KIC=127 MPa.m1/2)提高20%。     

热处理工艺对9Ni钢组织和低温韧性的影响

对9Ni钢进行三种热处理工艺试验,分别为两次淬火+双相区淬火+回火（RLT）、淬火+双相区淬火+回火（QLT）、淬火+回火（QT）。采用X射线衍射仪、扫描电镜及多功能内耗仪等对不同工艺下9Ni钢的组织和低温韧性进行分析研究。结果表明,9Ni钢经QT处理后组织为马氏体+逆转奥氏体;经RLT和QLT处理后,组织中的马氏体变得细小,逆转奥氏体含量增加,并有23%左右的铁素体生成。RLT工艺下试验钢在－196 ℃下的低温冲击吸收能量最高,达到188 J,此时测得的逆转奥氏体含量也最多,为8.90%。RLT工艺下增韧归因于：晶粒细化;增加了逆转奥氏体形核点,逆转奥氏体含量增加,马氏体基体得到净化;铁素体组织粗化。