铁素体/马氏体钢P92在形变热处理过程中析出相的形成机理

形变热处理(TMT)可以有效改善9%～12%Cr铁素体/马氏体钢的力学性能。为了更好的理解形变热处理对钢材力学性能的影响,尤其是对钢中析出相的影响,本研究利用透射电镜对形变热处理后铁素体/马氏体钢P92中的MX、M23C6和M2X 3种析出相的形成机理进行了着重分析。结果表明,由于富铌/钒的M(C,N)和富铬M23C6碳化物的析出温度高于富铬M2(C,N)碳氮化物的析出温度,且富铬M2X的形核体积自由能的改变量最小,形变热处理过程中富铬M2X相优先在P92钢的基体中析出。     

低活化铁素体/马氏体钢的静态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上采用双道次压缩试验对低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢在高温热变形道次间隔时间内的静态再结晶行为进行了研究,分析了不同间隔时间、变形温度、应变速率和变形量等因素对静态再结晶行为的影响。采用2%应力补偿法计算了不同变形条件下,钢的静态再结晶软化百分数。结果表明,在其它变形条件不变的情况下,道次间隔时间的延长、变形温度的升高、应变速率的增大及变形量的加大均加速静态再结晶软化行为的进行;RAFM钢静态再结晶激活能为293 335 J/mol,通过对试验结果进行回归建立了静态再结晶动力学模型,且模型计算值与实测值吻合良好。     

铁素体-马氏体钢P91和P92在超临界水中腐蚀后氧化膜多孔性分析

用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-电子能谱（SEM-EDX）技术研究P91、 P92在500℃/25 MPa和550℃/25 MPa超临界水中腐蚀后氧化膜的多孔性成因。结果表明,两种材料氧化膜均为双层结构,外层氧化膜为 Fe₃O₄相,内层氧化膜为Fe₃O₄和FeCr₂O₄相,P92在接近氧化膜区域的基体内存在一个内氧化区。P91和P92在超临界环境中腐蚀后氧化膜的多孔性与外层氧化膜Fe₃O₄的缺陷类型有关,富氧Fe₃O₄中的缺陷主要类型为氧空位,在超临界状态下,当氧空位浓度达到一定程度后,空位坍塌即形成小孔。     

铁素体-马氏体P92钢在600 ℃/25 MPa超临界水中的氧化特性

针对超超临界机组典型用钢铁素体/马氏体P92钢在600 ℃,25 MPa,溶解氧浓度分别为0,100和300 μg/L的超临界水环境中进行了氧化实验研究。结果表明：氧化层为典型的双层结构,外层为富Fe的Fe₃O₄,内层为富Cr的Fe-Cr尖晶石氧化物;不同于550 ℃超临界水环境的氧化结果,氧化膜在氧化初期就产生了裂纹;溶解氧浓度为300 μg/L条件下的氧化试样,内层氧化物与基体之间产生明显的裂缝。并讨论了溶解氧对氧化增重和裂缝形成的影响。     

铁素体/马氏体双相钢的组织及性能

采用金相显微镜、SEM等试验方法,研究了中碳铁素体/马氏体双相钢的组织及性能。结果表明:在785~800℃淬火,起始组织为铁素体加珠光体的A型组织钢和起始组织为马氏体的B型组织钢随两相区淬火温度的升高强度升高;原始组织不同两相区淬火后钢的组织及性能不同,经785℃×30 min淬火的B型组织钢强度明显高于A型组织钢,经800℃×30 min淬火的B型组织钢伸长率和断面收缩率高于A型组织钢;785℃保温10 min淬火的B型组织钢相比于A型组织钢奥氏体化过程加速,钢的强度及塑性均好于A型组织钢;两相区淬火具有双相组织的钢具有连续屈服和快速应变硬化现象及低的屈强比,785℃×30 min两相区处理的钢与调质处理的钢相比塑性低但强度明显提高,785℃×10 min两相区处理的B型组织钢强度略低于调质钢,但塑性略有增加。     

铁素体马氏体双相钢动态加载下的应变硬化行为

利用拉伸Split Hopkinson bar实验装置,对双相钢进行不同应变率下的动态拉伸实验,并应用Johnson-Cook本构模型,对双相钢的动态拉伸性能及应变硬化行为进行分析。结果表明,双相钢具有明显的应变率敏感性;与静态加载类似,在动态加载条件下,双相钢具有较高的初始应变硬化率,随着应变的增加,应变硬化率先迅速下降,而后趋于平缓。     

T92铁素体耐热钢马氏体的相变动力学

针对热变形对T92铁素体耐热钢马氏体相变的影响进行分析。通过线膨胀曲线分析确定了马氏体相变的体积分数与温度的关系。采用连续形核、界面控制生长及各向异性碰撞修正建立马氏体相变动力学数学模型来描述不同热变形参数对马氏体相变的影响。结果表明:变形速率越高,晶粒尺寸越小,生长激活能降低,Ms减小;变形温度越高,晶粒尺寸越大,生长激活能升高,Ms增大。     

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.     

低活化铁素体/马氏体钢焊接技术的研究现状

低活化铁素体/马氏体钢具有高热导率、低热膨胀系数、耐高温、抗辐照性能优异等优点,被认为是目前快堆燃料组件和未来核聚变堆包层模块的关键结构材料,而焊接技术是其在核工业领域制备工业构件并获得广泛应用的关键。综述近年来国内外低活化铁素体/马氏体钢焊接研究进展,总结了不同焊接方法获得的焊接接头微观组织特征和力学性能。与其他焊接技术相比,搅拌摩擦焊作为新型固相连接工艺,可以避免传统熔焊方法产生的缺陷,大幅度地提高低活化铁素体/马氏体钢焊接接头性能,有望在低活化铁素体/马氏体钢焊接上实现广泛应用。     

超低碳低活化铁素体/马氏体钢的低温韧性

设计了一种超低碳低活化铁素体/马氏体钢,利用扫描电镜(SEM)、原位拉伸和低温冲击等方法观察和测定了试验钢调质处理后的显微组织和力学性能,研究了低温状态下显微组织和性能之间的关系。结果表明:经980℃保温1 h完全奥氏体化淬火与750℃保温1 h空冷后,在服役温度600℃时,规定塑性延伸强度、抗拉强度和伸长率分别达到了294 MPa、321 MPa和29%;原位拉伸过程中,裂纹产生于夹杂物与基体的交界处,内应力的集中使得夹杂物脱开,形成尺寸在2μm左右的孔洞,最终形成裂纹的扩展直至断裂;不同温度下RAFM钢的示波冲击P-δ图主要分为两种形式,第一种形式在低温时韧性极差;第二种形式为随着试验温度的升高,由明显的脆性断裂转变为韧性断裂,表现出优异的韧性。     

带状组织对铁素体-马氏体钢拉伸断裂行为的影响

利用单轴拉伸仪、金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等研究对比了两种不同马氏体形态的铁素体-马氏体双相钢的拉伸性能及拉伸过程中的显微组织.结果表明:不均匀的带状组织对双相钢的各向均匀性具有显著影响,抗拉强度在轧向和纵向上相差约29 MPa,且相对于均匀马氏体具有更差的塑性.中心厚度处存在马氏体带试样的断口形...     

P92钢时效的Laves相演化行为

对P92钢进行650℃,0~8000h时效实验,采用SEM-BSE和定量金相技术对Laves相的体积分数、平均直径和数量密度进行定量,研究了Laves相的析出和粗化动力学特性,评估了Laves相演化对蠕变强度的影响.结果表明,Laves相在时效0~2000 h内析出,优先在晶界析出长大,最终析出时的体积分数约为0.95%.Laves相粒子在时效3000 h后明显聚集粗化,粗化速率明显快于M23C6碳化物的原因是由于晶界扩散机制的作用.Laves相在1000~3000 h内具有最佳的析出强化效果,超过3000 h后由于显著粗化使沉淀强化作用明显下降.由于体积分数小和热稳定性差,Laves相的强化作用远小于M23C6型碳化物.     

P92钢在超临界水中的腐蚀行为

研究了P92钢在500～600℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)分析了氧化膜微观组织,计算了试样在腐蚀过程中的吸氧量,分析了P92钢在超临界水中的腐蚀动力学规律。结果表明:氧化膜为双层结构,外层氧化膜为Fe3O4相,内层氧化膜为Fe3O4和FeCr2O4相,在接近氧化膜区域的基体内存在一个内氧化区。表面氧化膜中存在许多小孔,小孔数量随着腐蚀时间增加而减少。在生长过程中,氧化膜增重与厚度成线性关系,氧化膜平均密度相对为常数。氧化动力学遵循立方规律,温度对腐蚀速率影响大,600℃的腐蚀速率约为500℃和550℃腐蚀速率的3倍。P92在超临界水中的腐蚀仅表现为氧的吸收,而没有金属溶解。     

耐Pb-Bi腐蚀Si增强型铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展

结构材料是制约铅冷快堆建设的关键因素之一,原因是其组成元素在液态Pb-Bi共晶(LBE)中会发生不同程度的溶解,影响结构安全。候选结构材料铁素体/马氏体钢T91与不锈钢316在550℃饱和氧LBE环境中发生快速氧化腐蚀;溶解氧浓度降至1.26×10^-6%(质量分数)可减轻T91的液态LBE腐蚀,但低于1×10^-6%时,T91与316钢发生溶解腐蚀;T91液态LBE脆化敏感性高,导致其在350℃液态LBE中腐蚀疲劳寿命显著降低。与商用的(9%～12%)Cr铁素体/马氏体钢和316型奥氏体不锈钢相比,经微合金化的Si增强型铁素体/马氏体钢(9Cr-Si和12Cr-Si)和奥氏体不锈钢(ASS-Si),具有较好的组织稳定性和综合力学性能,且在液态LBE中形成的富Si氧化物提高了氧化膜的致密性,改善了其耐腐蚀性能,在550℃下静态饱和氧和动态控氧LBE环境中的溶解腐蚀受到抑制,有望满足铅冷快堆的设计需求。     

铁素体-马氏体钢K1和K2在超临界水中的腐蚀行为

用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究国产铁素体-马氏体K1和K2钢在500℃、25 MPa超临界水环境下的腐蚀行为。结果表明,试样表面形成了稳定的氧化膜,氧化膜为双层结构,外层为多孔的磁铁矿,内层为致密的铁、铬复合氧化物。腐蚀动力学结果显示,两种材料的腐蚀行为遵循抛物线规律。K2钢在超临界水中的腐蚀增重较K1钢略高。     

温度对T91铁素体/马氏体钢拉伸性能的影响

在-30 ～ 600℃之间进行了ADS嬗变系统候选结构材料T91铁素体/马氏体钢的拉伸试验研究,分析了温度对拉伸曲线、强塑性、瞬时加工硬化率曲线的影响,通过SEM与TEM观察了样品在不同温度拉伸后的断口形貌和显微组织.结果表明,3种不同的机制分别控制着不同温度区间的变形.在-30～100℃之间,变形机制与螺位错热激活滑移和其它热激活过程有关;在150 ～ 375℃之间,材料发生动态应变时效,导致塑性出现低谷,强度下降速率减缓,加工硬化能力增强;在400 ～ 600℃之间,动态应变时效消失,动态回复过程控制着材料的变形行为,材料强度迅速下降,塑性快速上升,加工硬化能力减弱.     

超低碳低活化铁素体/马氏体钢的组织与性能

设计了一种超低碳低活化铁素体/马氏体钢,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等方法观察和测定了实验钢调质处理后的显微组织和力学性能,研究了工艺、组织和性能之间的关系。结果表明:经980℃保温1 h完全奥氏体化淬火与750℃保温1 h空冷后,实验钢具有最佳的综合力学性能,室温屈服强度为541 MPa,抗拉强度为668 MPa,伸长率为25%;600℃高温屈服强度为294 MPa,抗拉强度为321 MPa,伸长率为29%。调质处理后实验钢的组织为铁素体与球状析出物组成回火索氏体,其中析出相粒子由纳米级的M23C6和TaC构成。     

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。     

δ铁素体对马氏体钢冲击性能的影响

研究了δ铁素体对马氏体钢冲击性能以及合金元素分布规律的影响。结果表明,马氏体钢中的Nb、V、Si元素促进δ铁素体形成,C、Cu、Mn、N元素则会降低δ铁素体含量。δ铁素体集中在材料原奥氏体的晶界位置,将大大降低材料的力学性能。在原奥氏体内部形成的δ铁素体周围会聚集大量Nb元素,这会减少MX相的生成,大大降低材料韧性。     

双相铁素体—马氏体钢的变形强化特点

决定板金零件厚度的主要结构参数是刚度、凹陷强度、静强度、疲劳强度和冲击强度。采用较高强度的钢板可减轻制件重量,最适合于制造按强度计算板材厚度的零件。如按刚度要求设计零件,则可用改变零件外形的方法来补偿材料厚度的减薄。在许多情况下,零件的工艺性具有决定作用。所以,现在冲压薄壁零件常采用铁素体——珠光体低碳钢(牌号:08和08)。这种材料的塑性好,但强度不高(σ_B≤350～400MPa)。强度高于低碳钢的铁素体—珠光体低合金钢,由于塑性差而限制了它的使用范围。