9Cr18Mo马氏体不锈钢的平衡相热力学计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对9Cr18Mo马氏体不锈钢(%:0.95～1.10C、16.0～18.0Cr、0.4～0.7Mo)平衡析出相M₂₃C₆和铁素体以及非平衡凝固进行了模拟计算分析。结果表明,凝固时9Cr18Mo钢中C、Cr、Mo和Fe偏析都比较严重;C和Cr含量对M23C6析出量以及M₂₃C₆与基体中的Cr、Fe含量有一定的影响;而Mo含量的变化仅对M₂₃C₆析出量以及M₂₃C₆所含Cr、Mo元素有所影响。     

H13钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为

研究了H13钢在电渣锭退火、锻后退火和淬回火三种状态下的析出物特征.利用碳膜萃取复型,通过透射电镜、电子衍射和能谱分析发现方形、圆形及尺寸在200 nm以下的不规则碳化析出物,并确定它们分别为V₈C₇、Cr₂₃C₆和Cr₃C₂（Cr₂VC₂）.研究了这些析出物的演变规律,并对其在液相区、固-液两相区和固相区的析出规律进行了热力学计算.根据热力学计算及电子衍射标定结果发现,Cr₂₃C₆和V₈C₇在液相区及固-液两相区均不能析出,当冷却到固相区时它们才开始析出.      

超纯铁素体不锈钢热疲劳性能的研究

研究了预处理铁水-90 t K OBM S-VOD-LF-板坯CC流程生产的1.5 mm冷轧超纯铁素体不锈钢409、429和441板材室温-1 000℃800次循环的热疲劳性能。结果表明,429钢(/%:0.009C,0.86Si,15.3Cr,0.47Nb)和441钢(/%:0.008C,0.45Si,17.9Cr,0.39Nb,0.18Ti)的热疲劳(800次循环的裂纹长度1.2 mm)明显优于409钢(/%:0.007C,0.40Si,11.2Cr,0.14Nb,0.10Ti)的热疲劳(800次循环的裂纹长度2.0 mm);在室温-1 000℃的冷热交替过程中钢的薄弱部位Fe元素会首先形成氧化物并剥落,从而产生裂纹。裂纹附近表面形成Fe₂SiO₄·Cr₂O₃复合氧化膜,阻碍裂纹进一步扩展。     

时效处理对15-5PH沉淀硬化马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

研究了1000℃和1040℃30min水冷固溶480～620℃4 h时效对15-5PH钢(/%:0.065C、0.46Si、0.58Mn、0.022P、0.004S、14.77Cr、5.19Ni、2.91 Cu、0.22Nb)组织和力学性能的影响。结果表明,该钢在480℃4 h时效后,开始析出富铜相和碳化物Nb(C,N),随时效温度升高,部分析出相长大;550℃时效15-5PH钢具有最佳综合力学性能:屈服强度R_p0.2530～625 MPa,抗拉强度R_m1050～1070 MPa,冲击功值a_kv113～115 J/cm²。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

V-N微合金化含钨改型Cr5W冷轧工作辊用钢

开发了加V-N合金的含钨改型Cr5W工具钢(%:0.70～0.90C、≤1.00Si、0.20～0.60Mn、4.50～5.50Cr、1.00～1.50W、≤0.15Mo、≤0.3V;300×10^-6～350×10^-6N)。Cr5W钢960℃淬火后组织为马氏体+碳化物,平均HRC硬度值为63.5,180℃回火后的平均HRC值为63.2,高于Cr5钢(%:0.70～0.90C、≤1.00Si、0.20～0.60Mn、4.50～5.50Cr、0.15～0.70Mo;80×10^-6～120×10^-6N)180℃的回火硬度(HRC值62.3),在相同硬度下,Cr5W钢的相对耐磨性较Cr5钢提高50%。     

T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对191耐热钢(%:0.09C、8.57Cr、0.90Mo、0.19V、0.08Nb、0.04N)600～1600℃存在的平衡相M₂₃C₆和MX进行了热力学计算。结果表明,T91钢600～1600℃主要平衡析出相为M23C6和MX,M₂₃C₆开始析出温度860℃,MX为1200℃。MX相中首先析出富Nb碳氮化物,随后析出富V碳氮化物。随钢中Nb、V、N含量的提高,MX的数量和平衡开始析出温度均有提高,其中N的影响最为显著。     

Nb-Ti微合金化超低碳钢析出物热力学分析及对热塑性影响

建立了基于双亚点阵模型的 (Nb_xTi_1-x) (C_yN_1-y)复合热力学模型,并计算了1023~1623 K时Nb-Ti微合金化超低碳钢(/%:0.02C,0.12Si,1.70Mn,0.012P,0.004S,0.101Nb,0.009Ti,0.010Als)的析出相中各组分的摩尔分数、占位比以及析出顺序。通过Gleeble热模拟机、透射电镜和能谱分析仪研究了析出物对该钢230 mm铸坯热塑性的影响和验证所建立的热力学模型。结果表明,1523 K时,钢中Nb、Ti的固溶摩尔分数分别为5.4×10^-4和3.87×10^-5,降至1023 K时,Nb、Ti固溶含量趋于0。随温度降低析出物中Ti、N占位比逐渐下降,而Nb、C占位比逐步上升,析出物的演变顺序为Nb_0.315Ti_0.685C_0.02N_0.98 , (Nb_xTi_1-x) (C_yN_1-y) , Nb_0.85Ti_0.15C_0.71 N_0.29, 计算值与实验结果基本吻合。析出物尺寸小于60 nm,数量高于5个/μm²时,铸坯热塑性明显降低;1241 K钢的抗拉强度临界应力为63.8 MPa,裂纹易形成;同时,Gleeble试样断口处发现Al、Si、Mn、Nb、Ti在晶界处富集,碳氮化物引起空洞,应力作用下形成裂纹。因此连铸过程的铸坯矫直温度应≥1241 K。      

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-（18~21） Cr-（3~5） Al-（0~0.03） C-（0~0.2） Si-（0~0.2） Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr₇C₃→AlN+αδFe+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ+α'→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+α'.凝固过程中Cr₇C₃与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr₇C₃的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr₇C₃的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.      

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.      

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe,Cr）₂C、MoC、Cr₇C₃类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）₃C、Mo₂C和Cr₂₃C₆类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.      

高温时效对S31042钢管室温拉伸性能的影响

研究了700℃0～3 000 h时效对Φ57 mm×9.7 mm S31042无缝钢管(%:0.06C、0.35Si、1.18Mn、24.50Cr、20.54Ni、0.40Nb、0.23N)室温拉伸性能的影响。结果表明,0～1 000 h时效时,随时效时间的增加,S31042钢屈服(R_p0.2)和抗拉强度(R_m)迅速增加,但钢的伸长率(A)和断面收缩率(Z)急剧降低;当时效时间超过1 000 h,各项性能变化趋缓;随时效时间增加,室温拉伸断口由含丰富韧窝的韧性断口逐渐过渡到沿晶脆性断口;0～1000h时效随时效时间增加,晶界处Cr₂₃C₆相迅速增多,超过1 000 h时效,析出相的变化不明显。     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

石墨鳞片表面镀铬对石墨鳞片/铜复合材料组织和性能的影响

通过盐浴镀覆在石墨鳞片表面镀铬,随后采用真空热压烧结技术制备了镀铬石墨鳞片/铜复合材料,研究了铬镀层的表面形貌和物相组成,并分析了铬镀层对石墨鳞片/铜复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,盐浴镀铬层主要由Cr₃C₂和Cr₇C₃组成,经热压烧结后Cr₇C₃与石墨反应生成了Cr₃C₂;石墨鳞片表面镀铬可以明显减少石墨鳞片/铜复合材料界面处的孔隙,提高复合材料的热导率和抗弯强度,与未镀覆的复合材料相比,当镀铬石墨鳞片的体积分数为60%时,复合材料平面热导率相从594 W·m-1·K-1提高至625 W·m-1·K-1,抗弯强度提升65%。     

提高00Cr12Ti铁素体不锈钢钛回收率的工艺实践

00Cr12Ti超低碳铁素体不锈钢(%:≤0.030C、10.50～11.75Cr、6×C～0.75Ti)由90 t K-OBM-S转炉-90 t VOD-90 t LF-CC工艺冶炼。生产实践表明,随钢中自由氧含量(5～10)×10^-6和吹氩搅拌时间(1～12 min)增加,钛的收得率降低;LF喂钛线时钛的收得率高于VOD过程加块状钛合金;控制钢中全氧含量≤35×10^-6,自由氧含量≤6×10^-6,VOD过程(Cr₂O₃+FeO+MnO)≤1%,搅拌时间5～10 min,氩气流量50～80 L/min,用LF喂钛线工艺,可使钛的收得率达60%～75%。     

4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃的低周疲劳行为

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关。      

Cr3 C2含量对Cr3 C2/Ni3 Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热等静压法制备Ni₃Al合金和Cr₃C₂含量不同的Ni₃Al基复合耐磨材料,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,系统地研究Cr₃C₂含量对材料组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中,Cr₃C₂颗粒与Ni₃Al颗粒之间发生互扩散作用,使部分Cr₃C₂颗粒转变为M₇C₃（M=Cr,Fe,Ni）结构;在特定的摩擦磨损条件下,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能显著提高,达到了Ni₃Al合金耐磨性能的4~10倍.此外,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例的增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料对对磨盘的切削、刮擦作用减弱,对磨盘的磨损量减少.