N含量对690合金显微组织和室温力学性能的影响*

相同热处理后4不同N含量Inconel 690合金(Ni-30Cr-10Fe-xN (x=0.001,0.011,0.018,0.030,质量分数,％))晶界M23C6析出形貌和Cr贫化存在明显差异,N在晶界有明显偏聚行为.随着N含量的增加,TiN析出量和退火孪晶增多,TT处理后晶界析出的碳化物细小而离散,晶界Cr贫化...     

2种N含量不同的690合金中晶界碳化物及晶界Cr贫化研究

针对2种N含量(0.001%和0.03%,质量分数)的690合金,采用SEM,TEM并结合EDS分析等手段系统研究了时效处理后合金晶界碳化物和晶界附近的Cr贫化行为,并定量描述了热处理时间对晶界附近Cr贫化程度的影响.结果表明,高N含量合金晶界析出的碳化物之间距离较大,且碳化物尺寸较小,随着时效时间延长碳化物逐渐长大.随着时效时间的延长,贫Cr区的Cr含量逐渐提高,高N含量的690合金晶界附近贫Cr区的Cr含量高于低N含量合金,主要原因是晶粒细化所致.     

GH690合金管材热处理工艺优化

以国外Inconel 690成品管的显微组织为参照对象,对国产GH690合金管材在不同工艺条件下的固溶处理与TT处理工艺进行了研究;采用OM、SEM和TEM等表征手段分析了工艺参数对其晶粒度、晶界碳化物形貌和贫Cr区的影响。结果表明:国产GH690合金管在固溶处理过程中,随着固溶温度的提高,尺寸较大晶粒所占比例逐渐升高,长大激活能为265 kJ/mol。当固溶温度超过1100℃时,保温时间对晶粒尺寸影响显著。国产GH690合金管析出细小半连续晶界碳化物的TT处理工艺参数为680℃/10~20 h,715℃/10~20 h,750℃/5~15 h。经1090~1110℃/5 min固溶处理以及715℃/10 h或15 h的TT处理后,国产GH690合金管晶粒尺寸分布、晶界碳化物形貌特征和贫Cr区演化特征与国外Inconel 690成品管非常相似;而其TiN颗粒数量和尺寸明显少于和小于后者,贫Cr区的最低Cr浓度高于后者。通过对显微组织特征的综合评价,表明国产GH690合金管的显微组织总体优于国外Inconel 690成品管。同时,兼顾实际生产中的成本问题,提出国产GH690合金管热处理工艺优化的建议。     

TT处理对690合金传热管显微组织和性能的影响

对核电站蒸汽发生器用690合金传热管进行不同保温时间的特殊热处理,研究保温时间对690合金传热管显微组织、拉伸性能和晶间腐蚀性能的影响。研究结果表明:经10~30 h的特殊热处理后,690合金传热管晶界均分布连续或半连续的碳化物,且晶内分布极少量的碳化物和大量的孪晶;随着保温时间的增加,碳化物有粗化的现象,室温及350℃拉伸性能变化不大,拉伸性能缓慢增加,350℃的抗拉强度仍能保持在600 MPa以上;随着特殊热处理保温时间的增加,690合金传热管晶间腐蚀速率未发生明显变化,且均不超过13 mdd(毫克/平方分米·天)。     

825合金热挤压管中碳化物的析出及回溶行为

研究了825合金热挤压管中碳化物的时效析出及回溶行为.结果表明,在750～800℃时效时,沿晶界会大量析出M23C6型碳化物,造成晶界附近Cr元素贫化,从而显著降低该合金的抗晶间腐蚀能力;晶内则几乎不出现M23C6型碳化物.固溶热处理试验结果表明,M23C6碳化物的溶解温度为950～980℃.在该温度下固溶20 min以上,可将M23C6 型碳化物充分溶解,赋予合金良好的抗晶间腐蚀能力.     

热处理对Inconel690合金晶粒变化和晶界析出物的影响

研究Inconel690合金在不同的热处理条件下晶粒大小和晶界析出物.结果表明:当固溶处理温度低于1100℃时,晶粒尺寸变化不大,当温度超过1150℃时,晶粒开始显著长大,建议固溶处理应在1100℃以下.Incone1690合金经固溶处理和特殊热处理(TT处理)后,晶界的主要析出物和沉淀物为Ti(C,N)和M23C6,析出物尺寸随热处理温度的升高而增大,分布的形态主要呈断续和半连续状.     

热处理过程中690合金热轧棒材显微组织演变

采用不同热处理工艺对热轧态690合金棒材进行处理,研究了合金的晶粒长大倾向,分析了晶粒尺寸对碳化物析出及晶界区域化学成分演变的影响。结果表明:690合金晶粒尺寸均随着固溶温度升高而增大。TT处理对合金晶粒尺寸的影响不明显。晶粒尺寸较大的690合金晶界碳化物较为连续,碳化物粗大、间距小、呈细条状,晶内含有少量的颗粒状碳化物;细小晶粒的合金晶界碳化物尺寸细小、间距大、呈颗粒状,晶粒内碳化物数量增加。随碳化物沿晶界析出,晶界区域Cr、Ni和Fe含量发生变化。与大晶粒尺寸的合金相比,小晶粒的690合金晶界最低Cr浓度增加,贫Cr区宽度明显减小。     

热等静压对Inconel 690合金堆焊层腐蚀行为的影响

采用TIG焊在不锈钢表面堆焊Inconel 690合金,并取部分试件在压强150 MPa,温度为1 120℃的条件下热等静压(HIP)处理2h。借助于金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了HIP处理前后Inconel 690合金堆焊层的组织以及浸泡腐蚀后的微观形貌;并通过浸泡腐蚀试验、极化曲线和电化学阻抗谱,研究了HIP对堆焊层在含Cl-溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:HIP处理后堆焊层内部晶界处析出大量碳化物(Cr23C6),致使其在腐蚀液中由先前的点蚀转变为了晶间腐蚀;HIP处理后堆焊层的耐蚀性变差,其腐蚀速率约为HIP处理前的2.3倍。     

固溶处理对超超临界电站用镍基耐热合金组织及性能的影响

通过提高Inconel 617合金Al和Ti含量、增加B元素,获得一种超超临界电站用镍基耐热合金,研究固溶处理对合金组织及性能的影响。结果表明:1100~1190 ℃固溶2 h,随固溶温度提高,平均晶粒尺寸从68 μm长大至139 μm,硬度从203 HBW降至175 HBW;1100 ℃固溶1~4 h,晶内碳化物逐渐回溶,晶界碳化物沿晶界断续状分布且变化不明显。固溶温度提高,合金高温拉伸、室温冲击性能降低;炉冷试样高温拉伸性能略低于水冷试样,但显著高于Inconel 617合金。推荐试验合金固溶热处理工艺为1100 ℃×2 h水冷。     

晶界碳化物对GH864合金裂纹扩展速率的影响

研究不同热处理制度后晶界碳化物对GH864合金650℃裂纹扩展速率的影响。结果表明:不同热处理制度处理后GH864合金晶界碳化物形态逐渐演化:颗粒较少→断续状→连续状→项链状→包膜状。晶界碳化物不断析出起到强化晶界的作用,使裂纹扩展速率降低。得到GH864合金晶界碳化物连续系数fc与裂纹扩展速率的变化趋势图。当晶界碳化物连续系数fc小于1时,抗裂纹扩展能力随晶界碳化物尺寸的增加而增加。建立裂纹扩展速率与晶粒尺寸和晶界碳化物的综合作用的关联性,晶粒尺寸和晶界碳化物之间相互作用存在最低点,抗裂纹扩展能力最佳。     

超高温气冷堆中间换热器用Inconel617B合金 传热管的组织及性能

采用真空感应(VIM)+真空自耗(VAR)+热挤压工艺制造出Inconel 617B合金荒管,经过多道次冷轧及热处理研发出19 mm×2 mm的传热管,对其表面质量、尺寸精度、化学成分、组织及性能等进行了检验。结果表明:Inconel 617B合金传热管表面质量良好,尺寸精度高;合金中各元素含量适中,传热管基体为奥氏体等轴晶,平均晶粒尺寸约为73. 41μm,晶粒度约4. 3级,晶内存在富Cr、Mo的碳化物,晶界存在富Cr、Ni的碳化物;传热管的力学性能、工艺性能、耐晶间腐蚀性能优良。研发出的Inconel 617B合金传热管表面质量、尺寸精度、化学成分、组织及性能等均满足其使用要求。     

690合金的显微组织研究

应用透射电子显微镜（TEM）研究了690合金经固溶热处理,及经不同温度（600－800℃）和不同时间（0．5－200h)时效热处理后的显微组织,结果表明：690合金经过固溶处理及时效热处理后,在晶界上析出面心立方结构的碳化物M23C6;碳化物优先在晶界位错缠结后成核。在大角度晶界处,一偶晶粒的（100）晶面与界面接近平行时碳化物更容易析出;晶界上析出的碳化物总量与同一侧的基体有立方－立方的共格取向关系;碳化物不在孪 晶面上析出,但会在孪晶端头的非共格界面上析出,析出后沿＜110＞生长较快,形成针状;通过特殊热处理可以控制和调节晶界面碳化物的长大和贫Cr区中的Cr 含量,以获得最佳耐腐蚀性能。     

晶界工程处理对Hastelloy N合金时效后耐晶间腐蚀性能的影响

研究了晶界工程处理工艺对Hastelloy N合金在700℃时效100 h后的耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经5%室温拉伸形变和1 177℃×10 min退火处理后,低ΣCSL晶界比例达到80. 1%。合金时效后不同类型晶界上二次碳化物的析出量、形貌和尺寸均不同。与其他晶界类型相比,Σ3晶界表现出更好的耐晶间腐蚀性能。晶界工程处理能够大幅度增加Hastelloy N合金的Σ3晶界的比例,从而提高合金的耐晶间腐蚀性能。     

焊后热处理对NiCrMo-3熔敷金属腐蚀行为的影响

以NiCrMo-3合金熔敷金属为研究对象,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等研究了原始焊态与690℃保温8 h热处理态熔敷金属的耐腐蚀性能差异.结果表明,与焊态试样相比,热处理试样具有良好的耐晶间腐蚀性能,在HNO₃溶液中浸泡不同的时间发生了点蚀和晶间腐蚀;热处理态金属除了点蚀与晶间腐蚀还发生了部分枝晶间腐蚀行为.热处理后的试样由于NbC,Laves相数量及尺寸的增加导致腐蚀敏感性升高.析出相NbC,Laves相与基体的电位差导致在腐蚀介质作用下发生点蚀.晶界析出物导致Ni,Cr元素含量的降低,从而增加了熔敷金属晶间腐蚀敏感性.热处理后由于元素再分配导致枝晶间Nb,Mo等元素的富集和Ni,Cr等元素的贫化,引起枝晶间腐蚀.     

无磁钻铤用0Cr19Mn21Ni2N奥氏体不锈钢800 ℃等温时效析出机制

通过Thermo-Calc热力学软件计算、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对0Cr19Mn21Ni2N奥氏体不锈钢在800 ℃等温时效过程中碳化物、氮化物的析出机制进行了研究。结果表明：第二相碳化物、氮化物析出的成分、种类、分布随局部C元素贫化而发生变化。在800 ℃等温时效过程中,当时效时间为10~60 min时,晶界上较高浓度的C元素偏析、较大的晶格错配能和畸变能为M23C6首先在晶界位置形核并形成连续析出颗粒提供充足的热力学和动力学条件;随着时效时间进一步延长,由于碳化物M23C6的较多析出导致该析出区域C元素逐渐贫化,?M23C6析出的热力学和动力学条件逐渐受到抑制,氮化物Cr2N开始在晶界析出的M23C6碳化物附近形核。随后,片层状Cr2N逐渐在相邻晶粒内长大,其生长方向与奥氏体晶格取向具有固定的位向关系。     

新型高温气阀合金LF8组织与性能

通过热力学模拟软件Thermo-calc优化合金成分,结合实验研究,开发了一种在750℃环境中工作的新型镍基气阀合金LF8。计算结果表明:随Cr含量增加,γ'相稍有增加,碳化物由M_7C_3转变为M_(23)C_6;Ti含量超过4.5%时合金中有大量η相生成。实验研究结果表明:合金热处理后的主要析出相为γ'、Cr_(23)C_6和TiC,γ'相呈近球形,细小弥散分布在晶内,尺寸为20 nm;Cr_(23)C_6大部分在晶界处不连续分布,呈椭圆或者点状,尺寸为400~800 nm;TiC在晶内或者晶界附近呈块状分布,以初生TiC为主。通过优化合金成分开发的LF8气阀合金室温和高温强度以及硬度均高于Nimonic 80A,有希望成为750℃气阀合金的备选材料。     

电场及脉冲电流处理对一种镍基高温合金晶间腐蚀行为的影响

对一种镍基高温合金进行电场和脉冲电流处理,研究了电效应对合金组织及腐蚀行为的影响.结果表明,在保证力学性能基本不变的前提下,合金的抗晶间腐蚀能力均得到改善.电场作用下,合金中退火孪晶比例增加,使得大量原始大角度晶界被低能晶界取代,连续分布的原始大角度晶界被分割,降低了晶界Cr、Mo等合金元素的贫化程度,从而导致沿晶腐蚀沟的形成与生长被抑制.而脉冲电流对抗腐蚀性能的贡献,主要是由于电效应能够促进合金元素的扩散(尤其是界面扩散速度),使M23C6型碳化物在晶界处呈不连续析出,从而大幅度降低了大角度晶界处合金元素的贫化现象.因此,在保证力学性能不变的前提下,合金的抗晶间腐蚀能力得到大幅度提高.     

Ni-Fe-Cr合金固溶处理后的组织变化及其对性能的影响

采用OM和SEM研究了不同C含量Ni-Fe-Cr合金在950~1050℃固溶后的组织变化及其对拉伸性能和晶间腐蚀性能的影响。结果表明,C含量的变化影响固溶处理过程中碳化物的回溶行为和晶粒尺寸,从而造成不同C含量合金力学性能和晶间腐蚀性能的差异。C含量为0.010%(质量分数)时,950℃固溶处理可使热加工过程中产生的M_(23)C_6碳化物完全回溶,并获得平均晶粒尺寸约38 mm的等轴晶组织;C含量增加到0.026%时,固溶温度提高至1000℃可使M_(23)C_6碳化物完全回溶,获得平均晶粒尺寸约42 mm的等轴晶组织;C含量在0.010%~0.026%范围内,合金具有较低的晶间腐蚀敏感性,随C含量增加合金的强度升高,延伸率基本没有变化;C含量为0.056%时,1050℃固溶处理后,局部区域仍存在未回溶的碳化物,碳化物阻碍晶界迁移使晶粒长大缓慢,造成晶粒尺寸不均匀。同时,未回溶碳化物的存在使合金的强度略有提高,但延伸率降低;未回溶碳化物造成碳化物/基体界面处贫Cr区的出现,显著增加了合金的晶间腐蚀敏感性。     

热轧态Inconel625合金热处理后的组织及硬度

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和硬度仪研究了经960~1040℃固溶处理、700~900℃短时时效处理Inconel 625合金的微观组织和硬度。结果表明:随着固溶温度升高,晶粒尺寸逐渐增大,合金的硬度逐渐降低;固溶态的合金中存在较多富含Nb、Ti一次相颗粒;经700~900℃×50 h时效,晶界处的析出相主要是M_6C碳化物;在900℃×50 h时效的合金中晶界处发现了M_6C碳化物孪晶;在800℃×50 h时效态合金中,晶界附近有大量与晶界垂直的棒状第二相,晶粒内部有尺寸较小Ti的碳化物颗粒。     

元素V对奥氏体焊缝金属晶间腐蚀敏感性的影响

采用透射电镜(TEM)分析技术研究了1Cr19Ni23N焊条熔敷金属中钒含量对组织及对熔敷金属抗晶间腐蚀性能的影响.结果表明,低钒含量焊条熔敷金属组织中沿奥氏体晶界析出M23C6型富铬碳化物,在晶界附近形成贫铬层,导致晶间腐蚀的发生;高钒含量焊条熔敷金属组织中,V优先于Cr与C形成细小弥散的碳化钒分布在晶粒内部,使得该焊条在保持原较高碳含量的基础上,通过改变碳化物形态和分布达到了保持高强度和改善晶间腐蚀敏感性的目的.