新型耐热钢P92焊缝金属微观组织研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射分析等方法,研究了新型耐热钢P92钢焊缝金属的微观组织特征。结果表明:P92钢焊缝金属组织由马氏体、残余奥氏体和析出相组成,其马氏体板条束和马氏体板条尺寸都比较大,残余奥氏体含量远低于正火态P92钢组织中的含量,而析出相主要为V/Nb(C,N)、Fe3C和M23C6,其中M23C6含有多量W、Mo合金元素。     

12Cr3W低活性铁素体/马氏体钢中析出的行为

在Thermo-Calc热力学软件的辅助设计下,制备了一种针对超临界水堆工况的12Cr低活性铁素体/马氏体钢.通过显微组织观察与分析,同时结合热力学及动力学计算,研究了含12％ (vol％)δ铁素体的12Cr3W钢析出行为.结果表明:1050℃淬火780℃回火后,12Cr3W钢中析出相主要为M23C6和Cr2N.M23C6主要在回火马氏体内析出,而针状Cr2N则主要在δ铁素体内析出,Cr2N相对于M23C6容易发生粗化长大,计算结果与实验值吻合.12Cr钢淬火回火后的析出相组成受δ铁素体影响.借助于Thermo-Calc软件计算得到的热力学平衡相图选择合适的淬火温度,可以有效控制淬火后δ铁素体相含量,从而优化显微组织中析出相.     

强磁场对低活化钢中析出行为和力学性能的影响

研究了在有、无外加磁场条件下热处理时,低活化钢中析出相的长大规律及其对力学性能的影响.经高温强磁场热处理后低活化钢的屈服强度和抗拉强度均比无磁场热处理时低,而冲击韧性并无明显变化.强磁场显著抑制M23C6(M=Cr,W和Fe)沿原奥氏体晶界和马氏体板条界定向长大,强磁场下碳化物/铁素体界面能增大是导致长杆状M23C6碳...     

P92钢的微观组织和硬度

利用布氏硬度计、光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了不同回火温度下P92钢的微观组织和硬度变化。结果表明,P92钢正火组织主要由马氏体、残留奥氏体和M23C6析出相组成,回火后温度升高到600℃时残留奥氏体才全部完成分解。低于400℃回火时因马氏体板条结构和位错组态没有明显变化,并且M23C6析出量也较少,硬度基本保持稳定;500℃回火时因亚晶强化和细小M23C6沉淀强化,硬度有所提高;继续升高回火温度,因马氏体发生高温回复,位错密度降低,M23C6也逐渐发生熟化,强化效果减弱,导致P92钢硬度逐渐降低。     

高温服役50000 h后P92钢焊缝金属组织变化

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等方法研究了服役50 000 h后P92钢焊缝金属的组织变化。结果表明,服役前P92钢焊缝金属析出相主要为细小颗粒状的M23C6,服役50 000 h后马氏体板条依然清晰,组织中析出相数量显著增多,除M23C6相外沿晶界和板条界分布了大量的块状Laves相,其数量和尺寸均大于M23C6相。这将对P92钢焊缝金属的性能产生不利影响。     

21-4N气阀钢平衡凝固相变与析出行为研究

借助Thermo-calc软件,对21-4N气阀钢所属的Fe-(20～23)Cr-(8～11)Mn-(3～6)Ni-(0.3～0.6)N-(0.3～0.7)C-(0～0.4)Si多元体系凝固过程中的相变和析出行为进行了研究。采用Thermo-calc中的TCFE9数据库对该体系的垂直截面图计算,分析了不同组元对平衡凝固和冷却过程中相变与析出的影响,得到了21-4N钢的平衡凝固相变析出路径。结果表明,21-4N钢由1 500℃平衡冷却至650℃的过程中完整平衡相变路径为:L→L+δ→L+γ+δ→L+γ→L+M7C3→γ+M23C6→γ+M23C6+Cr2N→γ+M23C6+Cr2N+δ。凝固过程中,δ铁素体相是否产生取决于体系中N、C、Ni与Cr含量,N、C与Ni含量增加可缩小δ铁素体相稳定区,Cr含量增加可扩大δ铁素体相稳定区;M7C3相是否析出主要取决于体系中的C含量;C与Cr含量增加可促进M23C6析出,Cr还可以促进σ相析出;N可以抑制M23C6析出并促进Cr2N的析出。     

SAVE12钢蠕变前后的微观组织分析

借助光学显微镜和透射电镜,研究了SAVE12钢的微观组织。结果表明,蠕变前后SAVE12钢组织主要为马氏体,也有少量δ-铁素体。蠕变前SAVE12钢中主要存在3种析出相,分别为富Nb的MX相,富Cr的M23C6相和富Fe的M5C2相。蠕变后部分MX相发生三点变化:Nb元素少量下降,其它金属元素少量增加;Nb元素较大下降,而Ta和W元素较大增加,变成富Ta的MX相;Nb元素较大下降,而Cr和V元素较大增加。蠕变后M23C6相化学成分基本没有变化,但析出量增加,且颗粒尺寸长大的不明显。蠕变后在δ-铁素体中有Laves相析出。     

T92/Super304H异种钢焊接接头组织分析

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和X-射线衍射等方法研究了T92/Super304H异种钢焊接接头的微观组织.结果表明,焊缝金属的基体组织为奥氏体胞状树枝晶,组织中有析出相分布,其主要为M23C6和NbC;Super304H钢侧热影响区的组织亦为奥氏体+析出相,但析出相的种类为NbC、富Cu相和M23C6;而T92钢侧热影响区组织则为回火马氏体+析出相,析出相主要为M23C6,在熔合区两侧没出现明显的增碳脱碳层.     

回火温度对高Si铁素体/马氏体耐热钢组织与力学性能的影响

对高Si含量铁素体/马氏体钢在550～800℃进行系列回火试验,利用相图计算、组织观察与萃取析出相XRD分析相结合的方法研究了回火温度对高Si含量铁素体/马氏体耐热钢组织与性能影响。结果表明,在550～800℃回火,高Si含量铁素体/马氏体钢析出相由M_(23)C_6和(NbV)(CN)组成;当回火温度低于750℃时,随回火温度升高M_(23)C_6在析出相中所占比例逐渐升高;而当回火温度超过750℃时,M_(23)C_6溶解,其在析出相中所占比例逐渐下降。在700～800℃回火,随着回火温度的升高,高Si含量铁素体/马氏体钢强度和硬度均降低。     

12Cr2Mo1V钢回火的显微组织及力学性能研究

采用力学性能检测、显微组织观察等方法,研究了回火热处理及焊后热处理对12Cr2Mo1V钢组织及力学性能的影响。试验结果表明:在回火及焊后热处理过程中,在晶界上会有析出相M23C6析出。保温时间越长,晶界上M23C6越多;而M23C6在晶界析出是导致12Cr2Mo1V钢力学性能下降的主要原因。     

P92钢回火组织与韧性研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X-射线衍射仪并通过冲击试验研究了P92钢经1050℃正火+不同温度回火后的微观组织和韧性变化.结果表明:正火后P92钢组织为典型的板条马氏体,并有一定量的残余奥氏体和M23C6析出相存在.回火温度较低时,P92钢的组织形态和冲击功变化不大,在500～600℃出现了马氏体板条碎化、大部分或全部残余奥氏体分解和一定的回火脆性;随回火温度升高组织中亚结构数量增多并出现块状铁素体,而冲击功则快速升高.     

超超临界机组用P92钢高温服役8000h后显微组织与韧性

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪和冲击试验研究了运行了8000 h的1000 MW超超临界机组主蒸汽管道P92钢的显微组织和韧性。结果表明,主蒸汽管道P92钢在600℃服役8000 h后,显微组织呈现大量析出相分布于马氏体基体之上的形貌,析出相除了供货状态(正火+高温回火)存在的MX相以及M23C6相之外,还有时效后在原奥氏体晶界和马氏体板条界处产生的Laves相;运行8000 h后,P92钢的韧性明显地下降,这主要与Laves相的析出和粗化有关。     

11%Cr铁素体/马氏体钢蠕变前后的析出相研究

利用透射电镜和能谱仪研究了一种11%Cr铁素体/马氏体钢在蠕变前后的析出相的类型、成分、形貌以及尺寸分布。结果表明,蠕变前钢中的析出相主要为富Cr的M_(23)C_6碳化物,富Nb/富Ta-Nb的MX碳化物,富Nb的MX碳氮化物。在600℃,150 MPa应力下蠕变1100 h后(未发生断裂),M_(23)C_6相的化学成分和尺寸几乎没有变化,Ta-Nb富集的MC析出相溶解,Nb富集的MX析出相内Nb元素含量少量上升,Ta与Cr元素含量下降。MX相的尺寸在蠕变后明显减小。此外,在蠕变后的钢中发现了(Fe,Cr)_2W型的Laves相和M_6C型的碳化物。     

形变热处理对30Cr3SiNiMoVA钢组织的影响

为减小热处理导致超高强度钢30Cr3SiNiMoVA壳体变形,提出了形变热处理(调质→成型→中温回火)工艺。发现材料抗拉强度随二次回火温度的升高出现先增加后减小的现象,有必要从微观尺度分析其原因。利用透射电子显微镜研究该材料在调质、变形、中温回火后的微观组织及析出碳化物的结构、形貌、尺寸、位置等。研究发现调质后的组织为回火索氏体,其中铁素体保持板条马氏体形貌,内部有M23C6合金碳化物析出。中温回火后,铁素体板条开始长大合并,M23C6型碳化物迅速长大。大变形产生的畸变及位错促使中温铁素体基体开始析出M6C型高温合金碳化物,随着升高回火温度析出数量增多,产生弥散强化作用。当回火温度超过400℃时,合金碳化物迅速长大,弥散效果减弱导致材料强度急剧下降。     

合金元素对SKD61钢中析出相热力学的影响

采用Thermo-calc热力学计算软件,对SKD61钢在400～1600℃存在的平衡相进行了热力学计算,探讨了不同合金元素含量对回火析出相析出行为的影响,在此基础上设计出热处理工艺,并对热处理试样中的析出相经电解腐蚀后进行扫描电镜(SEM)和EDS研究。计算结果表明:SKD61钢中平衡析出相主要为MC、M7C3、M6C和M23C6,试样回火后的稳定析出相为MC和M23C6,合金元素V、C对MC相和M23C6相影响最大。SKD61钢热处理后的结果显示,该模具钢较合适的淬火温度区间为(1040±20)℃,回火温度的确定应以不出现粗大的M23C6碳化物相为宜。     

600℃回火态11Cr铁素体/马氏体钢中的富铬M3C2碳化物

利用透射电镜研究了11Cr铁素体/马氏体钢600℃回火1. 5 h时形成的一种富铬析出相。通过分析这种相的选区电子衍射花样,并结合能量色散X射线分析结果,最终确定该种析出相为一种简单正交晶格的富铬M_3C_2碳化物相。这种富铬M_3C_2碳化物数量较多,并且在钢中分布很不均匀,其形态均呈现浅色不规则的块状,等效直径范围为100～200 nm,平均等效直径约为160 nm。根据EDX分析结果,确定这种富铬M_3C_2碳化物相的近似化学式为(Cr_(0.56)Fe_(0.37)W_(0.07))_3C_2。     

G115马氏体耐热钢平衡析出相的热力学计算和分析

为了制备超10 t级G115马氏体耐热钢的大型铸件,需科学评估合金元素对析出行为的影响。采用Thermo-Calc软件的TCFe9数据库对G115马氏体耐热钢的平衡析出相进行热力学模拟计算,研究了主元素对G115钢平衡态析出相类型、析出量和析出温度的影响。计算结果表明:G115马氏体耐热钢在650 ℃下的析出相主要有MX相(FCC-A1#2:NbC)、M₂₃C₆、Laves相和富Cu相。其中NbC的析出温度为1148 ℃,M₂₃C₆的析出温度为871 ℃,Laves相的析出温度为811 ℃,富Cu相的析出温度为734 ℃。其中C和Cr对M₂₃C₆的析出有影响,C和Nb对NbC的析出有影响,W对Laves相的析出有影响,B对各相的析出均无明显影响。     

700MPa级高塑低碳低合金钢的多相组织调控及性能

通过临界退火、临界回火以及回火的多步热处理方式,研究了低碳低合金钢的组织演变与力学性能.结果表明,临界退火后的组织为板条状的临界铁素体及贝氏体/马氏体的双相组织.经临界回火后,为临界铁素体、回火贝氏体/马氏体以及残余奥氏体的多相组织.残余奥氏体呈粒状和条状,分布在铁素体/贝氏体(马氏体)相界面及贝氏体/马氏体板条之间,含量高达29%,并在回火后保持稳定,主要通过C,Mn,Ni和Cu在逆转奥氏体中的富集来稳定.临界退火及回火过程中,Nb C在铁素体及贝氏体/马氏体中析出,呈球状、椭圆形或不规则形状,平均尺寸为10 nm;富Cu的析出相在临界回火及回火过程中形成,呈球状分布于铁素体及残余奥氏体中,尺寸在10~30 nm之间.通过残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应及纳米析出相的析出强化作用,实验钢具有优异的力学性能:屈服强度高于700 MPa,抗拉强度高于900 MPa,均匀延伸率高于20%,总延伸率高于30%.     

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...     

Super304H钢600℃时效的组织和韧性

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,通过冲击试验,研究了Super304H钢在600℃时效条件下的微观组织和韧性。结果表明,Super304H钢在600℃时效条件下基体组织均是单一奥氏体相,析出相主要由Nb(C,N)、富Cu相和M23C6组成;时效时间不同,析出相的数量、形态和分布不同。其中M23C6沿晶析出是引起时效Super304H钢发生脆化的主要原因,且冲击吸收能量下降幅度与晶界上M23C6数量有关。