沉淀强化钢中两相区NiAl相和富Cu相的析出特点

沉淀强化钢在900℃固溶2 h后水淬,500℃时效1 h,利用原子探针层析技术(APT)研究了残余奥氏体和马氏体两相区强化相的析出特点.结果表明,残余奥氏体中没有析出相,马氏体和马氏体/残余奥氏体界面处均有强化相析出,马氏体中靠近界面处有一层析出贫化区.界面处强化相的等效半径和间距均大于马氏体中的强化相,界面处富Cu相和Ni Al相中Cu,Ni和Al的含量均大于马氏体中的富Cu相和Ni Al相,而且界面处富Cu相和Ni Al相的分离趋势要大于马氏体,这是因为界面处存在大量缺陷,促进了强化相的长大,使得界面处和马氏体中的强化相处于长大的不同阶段.     

镍对Fe-Cu-Ni钢中富铜相析出强化的影响

对超低碳Fe-Cu和Fe-Cu-Ni钢进行了900℃×2 h水冷的固溶处理,随后于450℃分别时效0. 25、2、8和32 h。检测了热处理后钢的显微硬度和拉伸性能,以研究富铜相的析出强化效果。采用透射电镜(TEM)和原子探针层析技术(APT)研究了钢中富铜相的析出特征。结果显示:两种钢达到硬度峰值的时效时间相近;由于镍的固溶强化和细晶强化作用,时效相同时间的Fe-Cu-Ni钢的硬度高于Fe-Cu钢;经时效处理的Fe-Cu钢的最高硬度和抗拉强度分别为230 HV0. 1和560 MPa,而Fe-Cu-Ni钢的则相应为264 HV0. 1和861 MPa,均高于未经时效的钢的硬度和抗拉强度。APT分析表明:时效0. 25和2 h的Fe-Cu-Ni钢中镍阻碍了富铜相的形核,时效32 h的Fe-Cu-Ni钢中镍在富铜相与基体界面间富集,形成核壳结构,其对富铜相的长大和结构影响不大。     

Ni对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的影响

用原子探针层析技术和时效模拟方法,研究了不同Ni含量并且提高了Cu含量的反应堆压力容器（RPV）用模拟钢中富Cu、富Ni和富Mn原子团簇的形成。结果表明,提高钢中的Ni含量会促使富Cu原子团簇的析出,富Cu原子团簇中含有Ni和Mn。实验检测到富Ni的原子团簇,团簇中含有Cu和Mn,富Ni原子团簇可以作为富Cu原子团簇析出时的形核区。实验还检测到富Mn原子团簇,当Mn原子团簇中含有较高的Ni时,它也可以成为富Cu原子团簇析出时成核的地方。由于钢中的合金元素Ni在形成富Ni原子团簇后会成为富Cu原子团簇析出时成核区,因而提高Ni的含量将促进富Cu原子团簇的析出,这是合金元素Ni会增加压力容器钢中子辐照脆化敏感性的本质原因。     

CLAM钢中富钒析出相的定性分析

以HEAT-9低活化马氏体(CLAM)钢为研究材料,利用透射电镜对其中的富钒析出相进行了定性分析。研究发现,正火回火态CLAM钢中的富钒析出相可分为3种类型,分别为具有面心立方结构的针状以及块状或半球状M(C,N)碳氮化物、具有面心立方结构的块状或半球状MC碳化物,以及具有简单正交结构的块状或半球状M_2C碳化物。块状或半球状的富钒析出相一般附着于富钽析出相上;而针状富钒析出相一般单独存在。     

利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器（RPV）模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术（APT）进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%（原子分数）,团簇的数量密度约为4.2×10²²m^-3;样品经过13200 h时效后,α-Fe基体中的Cu含量为（0.15±0.02）%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.     

利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器（RPV）模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术（APT）进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%（原子分数）,团簇的数量密度约为4.2×10²²m^-3;样品经过13200 h时效后,α-Re基体中的Cu含量为（0.15±0.02）%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.     

Mn含量对Fe-Cu-Mn合金纳米富Cu析出相影响的相场法研究

采用相场法模拟了Fe-Cu-Mn合金在823 K时效时富Cu析出相的三维组织演化图像、体积分数、数量密度和平均颗粒半径随时效时间的变化等。相场模拟研究表明:相分离早期阶段通过失稳分解机制形成富Cu相;同时Mn原子也在富Cu相的中心发生偏聚,在富Cu相开始Ostwald粗化的过程中,Mn原子又从其核心处偏聚到富Cu相和基体的界面处,最终在富Cu相外部形成富Mn环。富Mn环的存在会抑制富Cu相的扩散长大和粗化;富Cu相在时效前期是球状的bcc结构,随着不断长大,转变为椭球形或棒状的fcc结构;提高Mn含量可以加快富Cu相的析出,有利于富Cu相的粗化。     

Mn含量对Fe-Cu-Mn-Ni合金中富Cu相析出影响的相场法研究

通过耦合CALPHAD热力学数据库建立了一个模拟多元合金固态相变过程中微观组织演变的相场模型,并以Fe-Cu-Mn-Ni合金为例,从动力学角度揭示了Mn含量对富Cu相析出机制的影响。结果表明：随着富Cu相的析出,Mn和Ni原子在富Cu相的中心发生偏聚,导致在富Cu相界面形成B2环。Mn含量变化会改变富Cu相的形貌和析出机制。在Mn含量较低时,富Cu相仅发生Ostwald粗化,其形貌为球形;而在Mn含量较高时,富Cu相的粗化机制包括Ostwald粗化和合并长大,其形貌从球形转变为棒状。提高Mn含量会促进富Cu相的析出,其体积分数和半径也增大,但数量减少。     

APT和萃取复型研究压力容器模拟钢中富Cu团簇的析出

用原子探针层析技术(APT)和萃取复型方法研究了核反应堆压力容器模拟钢中富Cu原子团簇的析出.提高了Cu含量的压力容器模拟钢经过880℃水淬,再经过660℃/10 h调质处理,随后在370℃进行不同时间的时效处理,利用APT对时效4500 h的样品分析结果显示,样品中富Cu原子团簇的数量密度达到3.1×1023m-3....     

热处理对45CrNiMoV钢析出相和力学性能影响

通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察及硬度、拉伸性能测试,利用正交实验方差分析,研究了不同回火温度对45CrNiMoV高强钢析出相形貌和力学性能的影响。结果表明,实验钢回火温度对强度和冲击功均有显著影响,550℃回火后强/硬度达到最高值,600℃以上回火强/硬度急剧下降;实验钢回火温度从570℃提高到640℃,析出的碳化物形貌由条杆状向球形演变,570℃回火后,析出的细小的球状碳化物对马氏体板条边界存在钉扎作用。640℃回火后,析出的碳化物已经无法钉扎住板条边界;实验钢最佳热处理工艺为880℃油淬保温45 min+590℃回火240 min。     

三维原子探针对10Ni3MnCuAl钢中NiAl和Cu析出位置关系的研究

将析出硬化钢10Ni3MnCuAl在900℃固溶处理2 h,500℃时效处理4 h或100 h后,用三维原子探针(3DAP)研究钢中NiAl和Cu的析出位置关系。结果表明,固溶样品中Ni、Al和Cu三种元素分布均匀。500℃时效4 h的样品中发现金属间化合物NiAl和富Cu相在相同位置析出,随着时效时间增加到100 h,NiAl相和富Cu相有逐渐分离的趋势,这是因为NiAl相为体心立方的B2结构,而富Cu相此时已趋于向面心立方的ε-Cu转变。     

50Mn18Cr4WN钢的析出相及其对塑性的影响

<正> 护环是发电机上的关键零件之一。随着发电机容量的增加,对护环材料的机械性能要求也相应提高了。我厂从1964年开始采用50Mn18Cr4WN钢生产发电机护环,为了达到所要求的机械性能采用半热锻变形强化工艺。当时就发现这种钢在加热时,在一定温度范围经一定时间停留会析出碳化物而影响钢的塑性,曾对加热时碳化物的析出倾向进行过研究。     

利用APT研究铁素体时效钢中富Cu相和碳化物的偏析行为

铁素体时效钢样品经过880℃水淬、660℃调质处理,然后400℃时效4000 h后,利用三维原子探针层析技术(APT)研究了时效钢中晶界和基体中富Cu析出相和碳化物的偏析行为。结果表明:分析区域中Mn、Ni、Mo、C和Cu元素更容易在晶界处偏聚,形成富Cu团簇和碳化物,晶界处的纳米富Cu相为短棒状,其尺寸大小约为6 nm,团簇中的Cu原子含量为40at%。基体中的纳米团簇近似为球状,其尺寸和团簇中的Cu原子的数量密度都比晶界处小。在晶界处析出的富Cu团簇在碳化物之间,形成一种"夹层结构"。此外,富Cu团簇内部有Mn和Ni原子的偏聚,促进富Cu相的析出。     

退火温度对V-Ti-Mo钢析出相和力学性能的影响

研究了V-Ti-Mo钢经不同温度退火后的组织和力学性能。结果表明,随着退火温度的升高,试验钢中的珠光体组织逐渐发生分解,MC型析出相逐渐增多,强度增加。试验钢轧态时MC型析出相主要为Ti(C, N),经过退火后出现了(V, Mo)C析出相,并且随着退火温度的升高,(V, Mo)C相逐渐增多。根据钢铁材料的强化理论对试验钢的屈服强度进行了理论计算,与实测结果符合较好,表明析出强化是退火后强度增加的主要原因。     

氮对钒钢性能及析出相的影响

研究了钒钢增氮对钢性能及析出相的影响。结果表明,钢中增氮可显著提高钢的强度,每0.001%的氮可使钒钢强度增加约10MPa;钢中增氮促进了钢中细小、弥散V（C,N）强化相的析出,尤其促进了1-10mm级微粒的析出,并能细化铁素体晶粒,这是钒钢强度增加的主要原因。     

Zr对Ti-Mo复合微合金化钢形变奥氏体静态再结晶动力学和析出相的影响

通过在Gleeble-3500热模拟试验机上进行双道次压缩模拟试验,研究了Ti-Mo复合微合金化钢和Ti-Zr-Mo复合微合金化钢在875、925、975和1025 ℃四个温度下形变奥氏体的静态再结晶过程。分析了两种试验钢在双道次压缩模拟时的真应力-真应变曲线,建立了两种试验钢的静态再结晶动力学模型,计算了两种试验钢奥氏体静态再结晶激活能,采用高分辨透射电镜观察了不同温度双道次压缩后两种试验钢中形变诱导析出相和大颗粒未溶相的形貌和种类,并对试验钢的形变储能密度进行了简单比较。结果表明,Zr的添加可以提高Ti-Mo复合微合金化钢在变形过程中的变形抗力,使试样在热变形过程中积累的形变储能增多,同时降低形变奥氏体的静态再结晶激活能,使奥氏体的再结晶更容易发生。Zr可以替代Ti与O、S等形成大颗粒未溶相,使试验钢静态再结晶过程中析出更多细小弥散的形变诱导析出相,使试验钢中形变奥氏体的静态再结晶过程出现延迟。     

添加元素Cu对Al-Mg-Si合金析出相行为的影响

研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金时效过程及微观组织变化的影响.结果表明,添加元素Cu后提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度,同时缩短了合金达到峰值硬度的时间.根据透射电镜及三维原子探针的观察可知,经过170℃时效2h后,添加元素Cu的Al-Mg-Si合金中所形成的β"析出相中有Cu原子的富集,而未添加元素Cu的合金仍以GP区为主.170℃时效8h后,在含0.6%Cu合金中形成了明显的板条形Q'析出相.     

Cu对6082Al-Mg-Si合金时效初期析出相的影响

采用透射电镜及三维原子探针研究元素Cu对6082Al-Mg-Si合金170 ℃时效初期GP区的影响.研究结果表明:添加元素Cu的Al-Mg-Si合金经170 ℃时效30 min后在合金中形成了大量由Mg、Si和Cu 3种元素组成的GP区,元素Cu的存在促进了合金时效初期GP区的形成,但并没有改变GP区中Mg和Si的摩尔比,Cu原子存在的GP区中Mg和Si的摩尔比仍然接近1.添加元素Cu的合金经170 ℃时效30 min后,合金中还出现短针状的预β″相.     

In对Al-3.5Cu合金析出过程的影响

利用透射电镜(TEM),差示扫描量热仪(DSC)等方法对Al-3.5Cu和Al-3.5Cu-0.5In(质量分数,%)合金中θ′相的生成及粗化行为进行对比研究。在175℃时效时In的添加显著地促进了合金的时效响应,时效峰值硬度提高了约200MPa。TEM观察结果显示富铟(In′)粒子在时效早期均匀析出,为θ′相的析出提供了非均匀形核位置;且在θ′相宽面发现了位于其片状顶角的In′粒子;时效后期含In合金中θ′相粗化速率明显小于无In合金。时效前增加6%预变形后两种合金时效响应及效果差别不大,证实T6状态In主要是通过淬火空位团簇,从而促进θ′相析出。