淬火介质对7050铝合金板材显微组织和力学性能的影响

采用硬度测试、室温拉伸和透射电子显微镜等手段研究了淬火介质对7050铝合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,当水淬、油淬和空气淬火时,合金板冷却速率依次减小,合金板时效后的硬度和室温拉伸性能依次降低。当冷却速率减小时,合金中析出了粗大的η平衡相,这不仅没有强化效果,反而减少了后续时效过程沉淀强化相的数量:此外在合金晶界附近形成了很宽的较基体更软的无沉淀析出带。     

淬火介质对7055铝合金晶界析出行为的影响

采用透射电镜研究了淬火介质对7055铝合金晶界析出相及无沉淀析出带的影响。结果表明，空气淬火时，合金冷却过程在晶界上析出η平衡相。合金经室温水淬及沸水淬火合金时效后，晶界析出相尺寸差别小，呈链状连续分布；晶界无沉淀，析出带较窄，平均宽度分别约为33nm和43nm。空气淬火合金时效后晶界析出相尺寸差别较大，呈不连续分布；晶界无沉淀，析出带很宽，约102nm。对其原因进行了分析和讨论。     

淬火速率对含Sc(Zr)高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

通过末端淬火实验(JEQ)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究一种热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr棒材的淬火敏感性。结果表明:随着距离淬火端越远,冷却速率从1800℃/min下降至111℃/min,合金硬度从150 HB下降至133 HB,抗拉强度从430 MPa下降至375 MPa。当冷却速率为131.2℃/min时,合金的硬度为135 HB,合金淬透深度约为93mm。随着冷却速率的降低,端淬时远离淬火端位置,平衡η相先后在晶界、晶内处析出、长大、粗化;时效后,析出的η′强化相的数量减小;时效后,合金内出现无沉淀析出带(PFZ),晶界的PFZ变宽,宽化至160 nm。     

6082铝合金的淬火特性及微观组织研究

采用末端淬火和中断淬火方式,结合透射电镜(TEM),研究了6082铝合金的淬火特性及微观组织变化特征。结果表明：在末端淬火试验条件下,6082铝合金的淬透深度为15-20 mm;淬火敏感区间的平均冷却速率达20 ℃/s时,合金时效后形成细小弥散的β″相,无沉淀析出带(PFZ)窄小。在中断淬火的高温保温过程中,几乎没有β平衡相的析出,时效后获得了较高的硬度;在中温保温过程中,β平衡相因消耗周围的溶质原子而快速形成并长大,导致时效后合金性能大幅度下降;低温保温过程中,β平衡相形成缓慢,随时间增加,析出数量增多并长大,影响后续时效强化效果。合金在慢冷和保温过程中,析出的β平衡相大多是以富铁相颗粒作为不均匀形核的核心,这是造成合金淬火敏感性高的原因之一。     

基于末端淬火试验2124铝合金的淬透性

通过Jominy末端淬火实验研究2124铝合金的淬透性。利用温度数据采集、布氏硬度检测、差示量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)等手段分析淬火冷却速率对时效后第二相析出行为的影响。结果表明:Jominy末端淬火2124铝合金室温水淬硬度下降小于10%的淬透深度大约为50 mm,该位置处合金在222.7～350.0℃温度区间的平均淬火冷却速率大于2.0℃/s;较低的淬火冷却速率致使过饱和的溶质原子和空位损失,导致时效析出相变驱动力不足,显著削弱了时效强化效果。     

7050铝合金的TTP曲线

通过分级淬火方法获得7050铝合金的时间-温度-性能(TTP)曲线.结果表明:合金TTP曲线的鼻尖温度为330 ℃,淬火敏感温度区间为240～420 ℃;等温保温时,过饱和固溶体分解析出第二相粒子,在330 ℃附近,第二相(主要为η平衡相)的析出速率达到最高;随着时间的延长,晶内η相数量增加、尺寸变大,时效后粒子周围出现无沉淀析出区,导致强化效果显著降低;晶界处η相粒子粗化,由不连续分布形貌转变为连续分布形貌,无沉淀析出带宽化;鼻尖温度的高相变驱动力和较快的扩散速率是η相析出和长大的主要原因,建议在淬火敏感区间应加快淬火冷却速率避免平衡相的析出,而高于淬火敏感区间温度时可适当降低冷却速率减小热应力的影响.     

6082铝合金的淬火特性及微观组织

采用末端淬火和中断淬火方式,结合透射电镜(TEM),研究了6082铝合金的淬火特性及微观组织变化特征。结果表明:在末端淬火试验条件下,6082铝合金的淬透深度为15~20 mm;淬火敏感区间的平均冷却速率达20℃/s时,合金时效后形成细小弥散的β″相,无沉淀析出带(PFZ)窄小。在中断淬火的高温保温过程中,几乎没有β平衡相的析出,时效后获得了较高的硬度;在中温保温过程中,β平衡相因消耗周围的溶质原子而快速形成并长大,导致时效后合金性能大幅度下降;低温保温过程中,β平衡相形成缓慢,随时间增加,析出数量增多并长大,影响后续时效强化效果。合金在慢冷和保温过程中,析出的β平衡相大多是以富铁相颗粒作为不均匀形核的核心,这是造成合金淬火敏感性高的原因之一。     

时效对7055铝合金厚板淬透性的影响

采用末端淬火实验、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法,研究了时效制度对7055铝合金厚板淬透性的影响.结果表明:人工时效前进行长时间的自然时效可提高板材的淬透性,自然时效和人工时效的淬透深度分别约为78和45 mm,而自然+人工时效的淬透层深度可达100 mm.冷却速率减小时,析出了粗大的η平衡相,溶质和空位浓度降低,时效后的η′沉淀强化相数量减少,尺寸增加,因此硬度降低.人工时效前的长时间自然时效有利于慢速冷却处形成稳定的GP区,最终得到数量更多、分布更均匀弥散、尺寸更细小的η′沉淀强化相,硬度升高,提高了淬透性.     

7B50铝合金淬透性及其临界平均冷却速率的研究

本研究通过7B50合金改进型Jominy样品表面喷水淬火实验,在获得实测冷却曲线、不同时效状态合金的电导率和硬度的基础上,结合自然时效状态合金的微观组织,对7B50合金的淬透性及其临界平均冷却速率展开研究。结果表明:7B50合金自然时效50 d的淬透深度为70 mm,对应淬火敏感温度区间(420～230℃)内的平均冷却速率为1.55℃×s~(-1);先自然时效50 d再人工峰时效合金的淬透深度减至60 mm,对应的平均冷却速率为1.95℃×s~(-1);与自然时效状态相比,先自然时效再人工峰时效处理后合金的淬透性变差,淬火敏感性增加。表面喷水淬火时,非均匀析出相首先在晶界/亚晶界上析出,然后在基体内的Al_3Zr粒子上析出;晶界/亚晶界上观察到析出相,出现在距淬火表面仅3mm处,对应淬火敏感温度区间内的平均冷却速率高达981℃×s~(-1);基体内零星析出尺寸较小的非均匀析出相,出现在距淬火表面10mm处,对应的平均冷却速率为37.75℃×s~(-1)。喷水淬火后,距淬火表面25 mm处的性能与淬火表面处相比变化不大,该位置对应的平均冷却速率为9.34℃×s~(-1),远小于淬火表面处,控制7B50合金厚板的喷水淬火过程,使厚板内部的平均冷却速率接近但不低于9.34℃×s~(-1),厚板淬火-时效后将获得较好的性能。     

热变形温度和淬火速率对7085铝合金组织和性能的影响

采用力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究热变形温度和淬火速率对7085铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着热变形温度降低,再结晶体积分数显著增加,合金的力学性能先提高后降低;随着淬火速率的降低,晶界析出相粗化,晶界无沉淀析出带宽化,合金的力学性能降低。合金热变形温度越低,其淬火敏感性越高,这是由于在缓慢冷却的过程中,再结晶引起的大角度晶界和非共格的Al3Zr粒子成为MgZn2相的有利形核位置,降低合金的时效强化效应。     

形变及冷却速率对热轧超高强汽车钢板中纳米析出的影响

为精确控制热轧780 MPa级Nb-Ti微合金化C-Mn钢中的纳米析出物(Nb,Ti)C,利用热力模拟实验技水,通过透射电镜观察及统计分析,研究形变及冷却速率对纳米析出的影响规律.结果表明,形变可显著地提高析出物形核率,并细化析出物平均直径;析出物数量随冷却速率的增大逐渐减小;既定的实验条件下,冷却速率达到15℃/s可完全抑制析出物在冷却过程中形核;随着冷却速率的增大,析出物的形核区间由奥氏体区形核向铁素体或贝氏区转变,析出物平均直径明显细化;在低冷却速率条件下的变形实验钢中,形变提高组织中的空位浓度,促进析出物空位形核的发生;晶界或亚晶界是过饱和空位的主要陷阱,但空位的扩散活性很高致使低冷却速率条件下晶界或亚晶界附近的空位浓度低于析出物形核的临界形核浓度,从而无法形核,形成晶界附近无析出带;无析出带宽度随冷却速率的增大而减小,这归因于空位扩散活力随冷却速率的增大而降低.     

Effects of cooling rate on the precipitation behavior of grain boundary carbide and corrosion resistance of 5Cr15MoV stainless steel

High-carbon and high-chromium alloy steels are prone to pitting and intergranular corrosion, which reduces corrosion resistance. The precipitation behavior of the carbides of high-carbon and high-chromium alloy steels is one of the main factors affecting pitting and intergranular corrosion of stainless steel. In this study, 5Cr15MoV stainless steel was heated to 1,200℃ and then cooled by cooling rates varying from 25 to 150°C/min. The precipitation behavior of grain boundary carbides of 5Cr15MoV steel at different cooling rates, and its effect on the corrosion resistance of materials was studied. The results show that the carbides of 5Cr15MoV steel mainly precipitate along the grain boundaries, which leads to the formation of chromium-depleted zones near the grain boundaries and reduces resistance to intergranular corrosion. It has been found that a higher cooling rate shortens the width of the Cr-depleted zone near the boundary from 0.871 to 0.569 μm, reduces the Cr-concentration gradient near the grain boundary from 36.422% to 12.667%, and suppresses the nucleus growth rate of grain boundary carbides. As the cooling rate increases, the corrosion current density decreases from 13.29 to 2.42 μA/cm². The corrosion rate is the lowest, while the cooling rate is 150°C/min. The corrosion rate decreases from 218.339 to 158.488 mm/a. The phenomenon of intergranular corrosion and pitting corrosion was found to be weakened; and thereby, it is shown that an intensive cooling rate can improve the corrosion resistance of 5Cr15MoV steel.     

THE NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION OF BORON TO AUSTENITE GRAIN BOUNDARIES

采用高分辨率的径迹显微照相技术,研究了淬火硼钢中硼向奥氏体晶界偏聚的规律,定量地测定出跨过奥氏体晶界的硼的成分剖面图以及非平衡晶界偏聚的特征参量(晶界贫硼区宽度、晶界富集程度和富集带宽度)。试验表明,这种偏聚具有如下特征: 在偏聚晶界的两侧存在有一定宽度的贫硼区,晶界偏聚的硼是在冷却过程中由该区富集而来;这种偏聚对冷却速度很敏感,急速冷却可以抑制这种偏聚。冷却速度降低,晶界偏聚由连续的偏聚带,逐步发展为不连续的聚集直至明显地析出硼相,贫硼区宽度与冷却速度的平方根成反比;它的温度关系与晶界平衡偏聚预言相反,随淬火温度升高,晶界偏聚程度与贫硼区宽度增加。 通过试验,论证了淬火钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚现象。     

控制冷却工艺对Ti微合金化中碳钢板组织和性能的影响

采用控制轧制-控制冷却-淬火-回火工艺制备20 mm 厚的Ti微合金化中碳钢板,研究了控制冷却工艺(冷却速度)对该钢有效晶粒尺寸和析出相的影响,并探讨了其强韧化机理。结果表明:冷却速度越快,有效晶粒尺寸越小,马氏体板条宽度越窄,含Ti析出相越细小,使其兼具高强度和良好的塑性韧性。主要是由于快速冷却保留了轧制时获得的晶体缺陷和形变能,使再加热奥氏体细化,而且快速冷却抑制了Ti在冷却过程中析出,使Ti处于过饱和状态,再加热过程中逐渐析出细小的含Ti析出相,能更有效地阻止奥氏体晶粒长大。有效晶粒细化以及纳米级含Ti析出相使该钢板具有良好的力学性能。     

时效制度对含钪超高强铝合金晶间腐蚀和剥落腐蚀的影响

通过晶间腐蚀、剥落腐蚀和电化学腐蚀试验,结合扫描电镜和透射电镜等分析手段,研究了含钪Al-Mg-Zn-Cu-Zr合金在不同时效状态下的的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为。结果表明,合金抗晶间腐蚀和剥落腐蚀能力随着时效时间的延长而提高,在4.0mol/L NaCl+0.1mol/L HNO3+0.4mol/L KNO3(EXCO)溶液中测试的极化曲线也表现出相同的趋势。透射电镜观察表明,晶界析出相和晶界无沉淀析出带(PFZ)是影响合金腐蚀性能的主要因素。随着时效时间的延长,非平衡相η′和S′相逐渐向平衡相η和S相转变,晶界析出相粗化并呈链状分布,PFZ变宽。晶界粗大平衡相的不均匀分布和PFZ阻断了腐蚀的阳极通道,使合金的腐蚀敏感性降低。     

Ni-Cr-W基高温合金二次M23C6析出行为

采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)系统研究了Ni-Cr-W基高温合金二次M23C6的析出行为。结果表明,合金中二次M23C6的析出温度范围为648～1147℃,当温度高于1160℃时M23C6发生固溶;初生M6C在1349℃发生分解;合金在1400℃时完全熔化。由于时效温度不同,合金中析出两种不同形貌的M23C6。在较低温度时(655～900℃)粗大片层状M23C6在晶界析出;在900℃以上M23C6的形貌由片层状转变为不连续颗粒状。降温速率对M23C6的析出形貌产生一定影响;同时,降温过程中晶界上不连续颗粒状M23C6的析出是导致弯曲晶界形成的主要原因。     

Gefügeabhängigkeit des Spannungsrißkorrosionsverhaltens an handelsüblicher Al-Zn-Mg-Cu-Legierung

Microstructural dependence of stress-corrosion cracking behaviour in commercial Al-Zn-Mg-Cu alloy (AA 7075) The stress corrosion cracking (SCC) behaviour of commercial Al-Zn-Mg-Cu alloy (AA 7075) has been investigated by measuring the relative fracture energy under constant strain rate as a function of microstructural parameters such as precipitate free zone (pfz) width, precipitate (ppt) size in the grain boundaries (gbs) and coherency of ppts in the grain. The SCC specimens were so aged that a given variation in one feature could be produced nearly without a concomitant change in the other variables. The respectively obtained change in microstructural variables was identified by transmission electron microscopy (TEM). SCC tests were conducted in an aqueous 3.5 wt.% NaCl solution of pH = 1 at the temperature of 30°C with an applied corrosion potential of the specimen. It is suggested from the present experimental results that the effect of coherency of ppts in the grain on the resistance to SCC is stronger than the influence of ppt size in the gbs, while pfz width scarcely influences any resistance to SCC. The effects of ageing stages on the SCC behaviour have been discussed in terms of change in slip mechanism due to the interaction between the dislocations and the ppts in the grain.     

时效对Al—Li系8090合金沿晶开裂行为的影响

研究了Ａｌ－Ｌｉ系８０９０合金在时效过程中的显微组织与拉伸断裂行为。结果发现，时效造成的沿晶析出及伴随产生的沉淀物无析出带是促使合金发生沿晶开裂的主要因素。     

THE MECHANISM OF NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION OF BORON TO AUSTENITE GRAIN BOUNDARIES

业已证实,淬火硼钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。本文通过解变温扩散方程,导出了非平衡晶界偏聚的理论公式,建立了晶界贫硼区宽度与淬火加热温度、冷却速度以及非平衡晶界偏聚扩散激活能与扩散常数之间的关系,理论预言与实验结果较好地吻合。 根据实验结果和理论分析,提出这种非平衡晶界偏聚的机制,是在冷却过程中,过饱和空位或双空位带着硼原子向晶界(空位阱)迁移的结果。 基于这种非平衡晶界偏聚的新概念,可以较完满地说明影响硼钢淬透性的众多复杂因素。