不同热处理状态下2205双相不锈钢中析出相变化的讨论

双相不锈钢因热处理或焊接过程,在300～1100 ℃影响区域内析出σ相,χ相等金属间相以及Cr2N,M23C6等析出相,这种析出倾向既受温度范围、冷却速度等因素的影响,又受合金元素含量的影响。本研究的目的是考察2205双相不锈钢不同热处理状态下析出相的变化。在选择好合适的电解制度后,实验利用电解分离的方法将不同时效条件下的析出相从基体中分离出来。通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）定性分析了析出相的形貌和结构特性,并利用激光粒度仪（DLS-sizer）分析提取残渣的粒度分布。此外,利用氧氮仪和碳硫仪分析了不同时效条件下析出相中氮和碳的含量,同时用化学湿法和电感耦合等离子光谱仪对析出相的分离与定量成分检测进行研究。实验用化学和物理的手段揭示了双相不锈钢在不同热处理状态下析出相种类、含量、元素组成和颗粒粒度的变化。     

不同热处理状态下镍基耐蚀合金析出相的定性定量分析

镍基耐蚀钢的性能,在很大程度上取决于钢中各种相的数量、组成、大小、分布状况和合金元素在晶界的分配情况。镍基耐蚀钢经过等温热处理,通常会形成碳化物相、金属间相等析出相。这些析出相在合金中的形成将导致钢的脆化,显著降低钢的塑性、韧性和耐蚀性。为了对不同热处理条件下镍基耐蚀合金析出相做定性定量分析,实验在选择好合适的电解制度后,利用电解分离方法将析出相从基体中分离。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)定性研究了提取后析出相的形貌以及结构特性的变化过程;并利用Rietveld全谱拟合法计算不同析出相的组成及含量,最后还讨论了析出相含量与材料耐蚀性能间的关系。实验结果表明900 ℃时效形成的析出相最多,且析出相的含量随时间的延长呈明显上升的趋势;腐蚀性能评价结果表明析出相的含量与平均腐蚀速率存在一定的正相关,即随着析出相含量的增加,材料的平均腐蚀速率也增加,耐蚀性能减弱。     

时效条件下2205双相不锈钢中的析出相分析及其对冲击性能的影响

研究采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和透射电镜(TEM)等试验技术,分别对2205双相不锈钢在700、750℃时效处理0.5、12、h后组织中的析出相进行分析。结果表明:在700℃时效处理的条件下,2205双相不锈钢的析出相主要是Cr2N和χ相;750℃时效处理的条件下,析出相主要由Cr2N、χ相以及σ相组成。结合室温冲击功的测量结果,随着时效时间的延长,该钢的冲击功明显降低;在相同时效时间条件下,与700℃时效处理相比,经750℃时效处理后的2205双相不锈钢冲击功较低,这主要是由于组织中σ相的析出造成的。     

时效对超级双相不锈钢析出相演变的影响

通过在850℃时效处理研究了S32750超级双相不锈钢析出相的析出行为。采用Thermo-Calc热力学软件预测析出相及相组成,采用OM,FE-SEM和EDS对S32750超级双相不锈钢铸坯不同时效状态下的样品进行全面分析,利用K-J-M-A模型进行σ相析出动力学拟合。实验结果表明：850℃时效过程中,σ相优先在铁素体内部和双相晶界处析出,直至铁素体相耗尽;σ相的析出动力学控速环节主要是：初始阶段形核控速和时效40 min后的元素扩散控速;除σ相外,时效过程中还会析出χ相和Cr2N相。其中χ相属于亚稳定相,主要在时效前期析出,随着时效时间的延长最终转化成σ相。     

高温轴承钢中析出相的表征

高温轴承钢的性能,在很大程度上取决于钢中各种相的数量、组成和大小,轴承钢经过等温热处理,通常会形成碳化物相、金属间相等析出相。为了研究不同热处理条件下高温轴承钢中析出相的析出行为,实验选择了合适的电解条件,利用电解萃取方法将析出相从基体中分离。实验采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了提取后析出相的结构及形貌,用化学湿法和电感耦合等离子体光谱仪对析出相的分离与定量成分检测进行研究。研究结果表明:电解萃取温度对χ相萃取量影响明显,χ相在含氧化剂的弱酸中不溶,在50%(V/V)H_2SO_4中溶解。随着时效时间的增加,M_6C相明显增加,χ相减少。M_6C相呈颗粒状,粒径细小,χ相呈块状,颗粒粗大。     

电解提取-Rietveld全谱分析法定量分析双相不锈钢中的析出相

通常,用透射电镜和扫描电镜只能对析出相进行定性分析而无法进行定量,而传统的X衍射定量分析钢中每种析出相是相当困难的.近几年,随着物理化学相分析的发展,经过化学分离或选择性电解,一些不同的相可以被分离从而进行定量测定,因此,电解提取—化学分离—湿法检测的物理化学法可以用来定量表征某些钢中特定的析出相.但是,在双相不锈钢中,σ相和χ相是紧密结合,无法通过化学分离法进行准确定量.介绍了定量测定双相钢中σ相、χ相、碳化物和氮化物的电解提取-Rietveld全谱分析法.试验证明,该法可以快速得到准确的定量数据;结果还表明,χ相是σ相的过渡相,随着热处理时间的延长,σ相越来越多,相对应χ相越来越少.     

热处理工艺对22Cr双相不锈钢组织影响的研究

本文采用金相组织分析,研究了热处理工艺(固溶处理和固溶+时效处理)对22Cr双相不锈钢组织的影响.结果表明,固溶处理温度对22Cr双相不锈钢的两相比例及相的形态起关键作用,在950℃～1150℃固溶处理温度范围,两相含量变化与固溶温度呈线性关系;固溶处理温度为约1000℃时,组织中α相和γ相比例约为1:1,且可通过1000℃以上的固溶处理消除脆性析出相;时效温度和时间对22Cr双相不锈钢的析出相含量及形态有重大影响,850℃时效,随着时效时间的延长,析出相含量增加,但析出相含量存在上限;475℃时效的22Cr双相不锈钢用光学显微镜没有观察到明显析出相.     

超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N中χ相时效析出的研究

 研究了00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢在600～1000℃不同温度时效以及920℃和830℃等温时效过程中的χ相析出规律,利用扫描电镜的背散射电子探测器观察了χ相的析出数量和分布,采用透射电镜和X射线能谱仪分析了χ相的结构和成分。结果表明,χ相的析出温度范围在750～920℃之间,其峰值温度约为830℃。相比σ相,χ相析出数量较少,主要分布在α/γ相界和α/α晶界。从等温时效过程看,00Cr25Ni7Mo4N钢中χ相的析出经历了孕育、快速析出、达到饱和以及逐渐转变为σ相的系列过程,表明χ相是一种亚稳相,随着时效时间的延长,χ相会转变为σ相。     

表面脱碳对高氮不锈轴承钢中析出相的影响

X30N高氮不锈轴承钢在经过热处理后,材料表面会出现脱碳脱氮层,为研究C、N等局部成分变化对材料中第二相析出的影响,采用10 g/L氯化锂-40 g/L磺基水杨酸-5%(V/V)甘油甲醇溶液,通过电解萃取的方法将析出相从基体中分离,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了析出相的结构和形貌,用碳硫分析仪、定氮仪和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)研究了析出相的元素含量。研究结果表明：经过热处理后,试验钢中主要析出相的类型为M₂₃C₆和Cr₂(C,N),脱碳表面以Cr₂(C,N)为主,随着距离脱碳表面深度的增加,M₂₃C₆的衍射谱峰逐渐明显,总析出相的含量逐渐增加,在脱碳表面下0.4 mm时基本达到稳定,C元素含量较脱碳层表面增加了460%,N元素含量较脱碳层表面增加了38.9%,总析出相元素含量较脱碳层表面增加了85.2%。Cr₂(C,N)的形貌为球状颗粒,M₂₃C₆     

HGH104合金中析出相的研究

本文通过对本合金中四种不同热处理状态下的析出相进行了定性和定量分析试验,选择出提取高温合金中析出相的最佳电解制度。     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相的热力学计算与试验分析

 利用Thermo-Calc热力学软件计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中各个元素在成分范围内均为中值时的平衡相图,同时计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中碳、铬、钼、铌、氮元素含量变化时的平衡相图,以此分析钢中主要平衡析出相和合金元素含量对析出相析出行为的影响。为验证热力学计算的可靠性,采用XRD、SEM及TEM等分析方法对热处理后的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相类型进行了试验验证。结果表明,钢中的平衡析出相为MX相、M₂₃C₆、M₆C、Z相和Laves相。在热力学平衡条件下,MX相在850 ℃转化为Z相,M₆C在787 ℃转化为Laves相。但是在实际热处理过程,由于保温时间较短且冷却速度较快,上述转化过程不会发生,所以钢中主要析出相为MX相、M₂₃C₆和M₆C。平衡析出相种类与相分析的试验结果基本一致。MX相存在大尺寸的一次MX相和细小弥散的MX相,MX相主要受铌、氮元素影响,其析出量随氮含量升高而升高,析出温度随铌含量升高而升高;M₂₃C₆相的析出温度随碳含量增加而升高,析出量也随之升高;M₆C的析出温度随铬含量增加而降低,随钼含量增加而升高;在成分范围内,元素控制原则为增加碳含量以增加M₂₃C₆的析出强化作用,减少铬含量以避免热加工时进入δ-Fe相区,减少钼含量以降低Laves相析出倾向,减少铌含量以降低一次MX相的析出温度,氮含量需要采取中间量以减少一次MX相析出,增加低温阶段细小弥散的MX相析出。     

含氮双相不锈钢及其冶金工艺

铁素体-奥氏体双相不锈钢比奥氏体不锈钢有较高的机械性能、优良的耐应力腐蚀和点腐蚀性能以及较低的价格(Ni含量低),特别是通过降低钢中的碳含量和增加氮含量而改善了钢的可焊性。双相钢中含较高的氮含量有两个有利的因素:抑制δ-铁素体的形成和提高抗点蚀当量。介绍了4种不同类型的含氮双相不锈钢和常用双相不锈钢的牌号和化学成分、双相不锈钢5种冶金工艺、太钢双相不锈钢的生产、高氮双相不锈钢的形变热处理以及双相不锈钢的研究和发展趋势。     

硼钛微合金化结构钢的物理化学相分析

研究了硼钛微合金化结构钢析出相的电解萃取方法;通过测定电解残渣的溶解曲线,确定了碳硼化物与氮化硼相定量分离的条件;测定了不同试验钢中各析出相的结构和含量,以及含硼结构钢中的固溶体、碳硼化物和氮化硼中的硼含量。结果表明:文献中所推荐的用氯化钾和柠檬酸水溶液作电解液的电解条件并不适合本合金,确定了以四甲基氯化铵和乙酰丙酮的甲醇溶液为电解液的新的电解条件,在此条件下可以将碳硼化物和氮化硼相定量分离;不同样品的碳硼化物的溶解时间不同,可以通过电解残渣的溶解曲线来确定。本文所确定的电解萃取方法已用于硼钛微合金化结构     

碳含量对K423高温合金组织及性能的影响

本文研究了碳元素对K423高温合金组织及性能的影响.结果表明,随着碳含量的增加,室温拉伸强度变化不大,塑性有所降低.850℃拉伸强度变化亦不明显,而屈服强度略有增加.850℃、325 MPa条件下随着碳含量的增加,持久寿命升高,塑性也有所增加.在850℃下,合金的组织会发生变化,而碳含量的增加,增强了K423合金的组织稳定性,抑制了有害相的析出.金相观测结果也表明,铸态下,本成分合金都未发现TCP相.经850℃热处理一定时间后,发现有σ相析出,且随电子空位数的增加,析出的σ相数量也增多.本文还利用电子空位数理论对不同合金成分进行了计算,碳含量升高,合金电子空位数降低,即合金的组织稳定性增强.综合力学性能测试结果、金相观测和电子空位数计算的结果可看出,适当提高合金的碳含量有益于K423合金性能的提高.     

热处理温度对含钼铁素体不锈钢0Crl7Mo2S组织及性能的影响

不锈钢中添加钼元素可显著改善其耐点蚀能力,但中高铬铁素体不锈钢中添加钼元素后会促进组织中形成富铬、富钼类析出相,会在一定程度上降低材料耐点蚀性能;故制定合理的热处理工艺是生产含钼类铁素体不锈钢时的重要环节。以0Cr17MO2S钢种为例,研究了热处理温度750～1050℃对材料内组织、力学性能及析出相的影响。     

热处理温度对含钼铁素体不锈钢0Cr17Mo2S组织及性能的影响

不锈钢中添加钼元素可显著改善其耐点蚀能力,但中高铬铁素体不锈钢中添加钼元素后会促进组织中形成富铬、富钼类析出相,会在一定程度上降低材料耐点蚀性能;故制定合理的热处理工艺是生产含钼类铁素体不锈钢时的重要环节。以OCr17MO2S钢种为例,研究了热处理温度750～1 050℃对材料内组织、力学性能及析出相的影响。     

固溶处理对S32707特超级双相不锈钢析出相、组织及性能影响

通过Thermo-Calc热力学计算、OM和FE-SEM观察、力学性能和腐蚀性能试验对不同固溶温度下的特超级双相不锈钢进行分析和研究。结果表明:σ相和非平衡氮化物是固溶水冷组织中的主要析出相,当固溶温度低于1050 ℃时,σ相优先沿双相界面析出,显著降低双相不锈钢的冲击韧性;当固溶温度高于1100 ℃,非平衡氮化物开始在铁素体晶粒内部析出,且随着固溶温度的升高,非平衡氮化物析出数量增加。这是由于固溶水冷过程中氮在铁素体中的溶解度快速降低,过饱和的氮来不及扩散到相邻奥氏体中,只能以氮化物的形式析出。随固溶温度升高,铁素体含量增加,奥氏体含量降低,实验钢的强度增加,冲击韧性降低。在1080～1120 ℃之间固溶时,双相比例接近1∶1,S32707特超级双相不锈钢具有优良的综合力学性能和耐晶间腐蚀性能。      

表层渗碳对N36锆合金管坯耐腐蚀性能的影响

将表面含轧制润滑油脂的N36锆合金管坯在560℃下通过真空热处理方式渗碳,将未经渗碳的N36管坯作为对照,逐层取样分析碳、氧、氮、氢元素含量,用高压釜在400℃、10.3MPa高温高压水蒸气环境下进行3d与14d的腐蚀试验,用扫描电镜观察显微组织。结果表明,表层碳含量增加会导致锆合金耐腐蚀性能下降,其原因在于碳含量增加导致锆合金热处理时析出的β Nb第二相尺寸增大、团聚、分布不均匀,最终引起锆合金耐腐蚀性能下降。     

GH4199镍基高温合金的析出相分析研究

采用物理化学相分析方法对GH4199镍基变形高温合金不同成分的板材和棒材的析出相进行了定性、定量分析。详细研究了各种析出相的分离、分析方法,实现了M6C和W-Mo固溶体的分离与定量测定。研究表明,标准热处理试样主要析出相为γ′,M6C和W-Mo固溶体,经800℃长期时效后,大量的μ相生成,同时还析出较多的富铬相,如:M23C6,σ和α-Cr。同时探讨了不同C,Al,Ti含量对合金析出相析出量的影响规律,发现随C含量增加,M6C含量也逐渐增加,而Al,Ti含量增加也会导致γ′明显增加。微量元素Mg主要分布在