长期服役P92钢力学性能及微观组织研究

长期服役的P92钢由于长时间在高温高压环境下工作,其组织和性能均发生了显著变化,因此研究其性能和组织变化规律,揭示性能变化的内在因素对保证P92钢长期安全稳定运行具有重要意义。文中以服役时间50 000 h的P92钢为研究对象,通过分析其化学成分、光学金相组织、显微硬度,常温拉伸、冲击、扫描电镜及能谱分析,结果表明：长期服役之后的P92钢母材屈服强度、抗拉强度仍保持较高水平,断后伸长率略微下降。冲击吸收功从140 J降低至20～30 J,冲击韧性下降明显。通过扫描电镜观察析出形态及析出位置,发现大量大尺寸析出相在晶界及亚晶界聚集析出,严重弱化晶界是材料冲击性能严重下降的主要原因。     

P91钢管长时间服役后的组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对571℃、24.5 MPa条件下服役40 000 h的主蒸汽P91钢管道弯管段和直管段的组织进行了观察,并测试了其力学性能。结果表明,弯管段的硬度、拉伸强度较直管段严重偏低;组织对比发现,弯管段的马氏体组织较直管段发生严重的板条宽化,而且碳化物和亚晶粗化长大,位错密度降低,马氏体转变成铁素体。分析认为,热处理工艺不当导致弯管段出现块状铁素体是导致P91钢管弯管段长期服役后硬度和强度偏低的主要原因。     

蒸汽管道用P91钢管长时服役后的组织和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对比研究了服役38 000 h后P91钢管弯管段和直管段的微观组织,测试了其力学性能,并分析了弯管段软化原因。结果表明:相比直管段,弯管段组织中大量铁素体的存在是其强度、硬度大幅下降的主要原因。分析认为弯管段中的铁素体是由于弯管过程中施加的二次变形导致马氏体内能增加,使得回火过程中马氏体再结晶形成。     

SP2215/T92异种钢焊接接头微观组织与力学性能研究

采用手工钨极氩弧焊和ERNiCr-3焊丝制备了SP2215/T92异种钢钢管焊接接头,研究了热处理前后接头的微观组织,力学性能及拉伸断裂机理。结果表明:焊缝金属以完全奥氏体组织凝固成柱状枝晶,Nb元素在枝晶间偏析并形成富Nb第二相粒子,焊后热处理对焊缝组织无显著影响;T92与焊缝金属界面以及SP2215与焊缝金属界面均形成岛状或半岛状宏观偏析,跨T92与焊缝金属界面存在一定程度的碳迁移,而跨SP2215与焊缝金属界面碳迁移现象不明显,焊后热处理对宏观偏析和碳迁移无显著影响;T92侧粗晶热影响区硬度最高,细晶热影响区硬度次之,临界热影响区硬度最低,焊后热处理显著降低了粗晶热影响区和细晶热影响区的硬度,改善了T92 热影响区的微观组织和力学性能;T92侧熔合线附近形成了δ铁素体,是整个接头硬度最低区域,焊后热处理对δ铁素体的硬度无明显影响;焊态和热处理态接头室温拉伸均在焊缝处以韧性方式断裂,而650℃高温拉伸时均在T92侧以韧性方式断裂。     

非均匀组织FeMnCoCr高熵合金的微观结构和力学性能

提出了一种简单的高熵合金加工工艺,即对Fe-Mn系高熵合金采用中等形变量冷轧和中温短时退火相结合的方法,获得了由晶粒尺寸为数十微米的形变晶粒和超细尺度再结晶晶粒组成的非均匀结构.通过向合金中同时引入由高密度位错、晶粒细化、析出相、ε-马氏体、α-马氏体和回复孪晶等微观结构特征及变形过程中持续发生的形变孪生、ε-马氏体相...     

T92/Super304H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析。结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织;Super304H侧HAZ奥氏体晶粒长大,晶界析出明显;ERNiCr-3焊接的焊缝组织呈胞状结构,晶粒粗大;ERNiCrMo-3焊接的焊缝组织呈柱状晶组织特征。ERNiCrMo-3焊接的接头强度、塑性及硬度较大,拉伸断裂位于Super304H母材;而ERNiCr-3焊接的接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。     

低硬度P91钢管长时服役后的组织性能和安全性评价

通过显微组织观察和能谱分析、室温拉伸试验、室温冲击试验、高温短时拉伸试验、高温持久性能试验研究了低硬度P91钢管服役10⁵ h后的组织和性能,并进行安全性评价。结果表明:长时服役硬度为157 HBW的低硬度P91钢管组织为块状铁素体和大尺寸析出相M₂₃C₆,与正常硬度管相比,其常温力学性能和高温短时力学性能大幅降低,10⁵ h持久强度外推值低于标准推荐值36%,通过评估得出该机组高压导汽管低硬度直管段剩余寿命为54 075 h,机组运行存在较大安全隐患。     

Ti-Al-Si-N多层梯度涂层的微观结构及力学性能研究

目的 分析Ti-Al-Si-N多层梯度涂层微观结构特征和力学性能,得到涂层强化机制.方法 采用阴极电弧离子镀镀膜工艺,使用4个靶材交替沉积的方式,分别在高速钢和Si基底上制备Ti-Al-Si-N多层梯度涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和纳米压痕仪对Ti-Al-Si-N多层梯度涂层晶相组织、...     

长期服役T91钢的微观组织定量分析及演化规律

针对超临界锅炉广泛使用的T91钢,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等材料学分析手段,对长期服役条件下T91钢的微观组织进行定量化分析,研究服役前后微观组织演化规律。结果表明:长期服役后,T91钢析出第二相的总量增加。M23C6和MX相占析出相总量的百分比降低,Laves相占析出相总量的百分比增加。M23C6和Laves相的尺寸增加。Laves相尺寸在运行50 000 h后呈加速增长趋势。     

高温热冲击对J75不锈钢力学性能及微观组织的影响

研究了沉淀强化奥氏体不锈钢J75经受不同温度热冲击及一定温度下多次热冲击作用后的力学性能变化规律，并探索了性能损伤机理。研究结果表明，在作用时间为1s的情况下，温度低于610℃，单次或多次热冲击对合金的力学性能无明显损伤；温度高于750℃，热冲击明显影响合金的力学性能，强度和延伸率都随热冲击次数增加明显降低。显微分析表明，热冲击温度和热冲击次数的增加，促进了晶粒细化，也使材料的析出相发生了明显的变化。在高于750℃下产生的大量片状η相的析出及γ‘强化相的粗化与不均匀分布，是引起J75不锈钢强度和延伸率显著 下降的主要原因。     

T/P92钢时效组织与性能

采用时效拉伸试验、OM、SEM、TEM对耐热钢T/P92在650 ℃下时效不同时间后的组织与性能进行了分析。结果表明,随着时效时间的延长,力学性能主要呈下降趋势,组织中碳化物析出数量增加、尺寸略长大,碳化物类型主要为M₂₃C₆;马氏体板条的基体组织形貌在长期时效后开始分解。     

长时间服役后T23钢的组织及析出行为

利用金相显微镜,扫描电镜,能谱仪、透射电镜以及硬度计对国产T23高压锅炉管在服役20000 h后的微观组织、析出行为以及硬度变化进行了研究.研究发现,服役后原奥氏体晶粒发生回复,导致晶界逐渐模糊;晶界有大量含Cr、W的M23C6型碳化物析出,部分区域的M23C6异常长大,晶粒内有大量MX、VC等相弥散析出,这些析出相与位错相互作用,阻碍了位错进一步扩展,提高了T23钢的抗蠕变性能;T23钢服役后的硬度没有显著变化.     

T92钢焊接接头的组织和韧性研究

通过硬度试验、冲击试验、断口扫描和金相组织脱察,研究了T92钢焊接接头的韧性与组织的关系.结果表明,焊缝的硬度值高,冲击功值低,其断口形貌与焊接热影响区的有显著差异,而焊缝金属组织中粗大的马氏体板条及板条束是导致焊缝韧性明显低于HAZ的主要因素之一.     

高温服役后TP347HFG钢的组织与性能

利用金相显微镜、SEM、EDS和万能试验机分析了过热器管TP347HFG钢高温运行1.2×10⁴ h和7.5×10⁴ h后的组织与性能。结果表明,高温服役1.2×10⁴ h和7.5×10⁴ h后,TP347HFG钢仍保持明显的孪晶特征,析出的NbC有利于保持材料的组织稳定性。TP347HFG钢高温服役后力学性能能够保持稳定,随服役时间增加,强度增加而塑性变化不大。     

T250马氏体时效钢旋压时效后的组织和力学性能

通过金相、透射电镜及力学性能测试,研究了时效温度和保温时间对T250马氏体时效钢旋压后组织和性能的影响。对不同加热温度和保温时间下时效处理的组织、性能研究表明,T250马氏体时效钢旋压后固溶并在510℃×3 h时效可以获得强度和塑性较高的力学性能,其抗拉强度及伸长率均可满足技术要求。     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜和力学性能测试等方法,研究了电阻履带式和中频感应两种不同的焊后热处理方法对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:中频感应处理下的焊缝组织较为细小,马氏体板条界面变得更加模糊;焊接接头各层母材、热影响区及焊缝硬度值分布均匀,内、中和外层的硬度差值较小;焊缝及热影响区冲击吸收能量沿壁厚方向分布较为均匀,且均高于P92母材标准要求值。因而,中频感应加热法不仅可以很好地改善焊缝组织,而且在壁厚方向上,可以使焊缝韧性等力学性能更加均匀。      

37CrMnMo钢管径向摩擦焊接头组织与性能

在优化焊接工艺参数下实现了45钢径向环与37CrMnMo钢管的径向摩擦焊接.试验结果表明,径向环发生了强烈地塑性变形,焊缝表面有明显的氧化色,管体上具有很窄的热影响区.焊缝抗剪强度平均达401 MPa,略高于径向环母材.硬度从焊缝结合界面向两侧的径向环和管体母材逐渐降低.焊缝剪切断口平滑,呈现明显的剪切韧窝断裂特征,表明焊缝具有较好的塑韧性.接头金相组织分析结果表明,焊缝具有很窄的结合面,45钢径向环和37CrMnMo钢管体侧热影响区组织分别为铁素体＋珠光体＋贝氏体和贝氏体＋少量马氏体,相比较母材产生了少量的马氏体组织,但焊缝中心及热影区的组织得到了细化.     

S32205双相不锈钢冷轧退火组织转变及强塑化机理分析

通过设计一种特殊的冷变形退火工艺,实现了S32205双相不锈钢强度和塑性同时提升。通过室温拉伸试验、显微组织观察、背散射电子衍射分析、热力学计算等手段研究了显微组织特征及新组织结构的强塑化机理。结果表明,该工艺处理后S32205双相不锈钢的晶粒尺寸呈双态分布,两相组织混合分布且细晶的新生奥氏体均匀弥散分布在铁素体相中;在细晶强化和两相间变形不协调引发的背应力强化的共同作用下,试验钢强度和塑性相较于传统固溶热处理工艺同时得到了提升。