回火温度对COST-FB2转子钢析出相与力学性能的影响

 为了调整COST-FB2转子钢的强韧性,采用OM、SEM和TEM等手段研究了回火温度对COST-FB2转子钢的析出相类型与力学性能的影响。结果表明,随着回火温度由350 ℃升高到750 ℃,试验钢的强度、硬度不断下降,塑性和冲击功上升;试验钢350 ℃和570 ℃回火后的高强低韧性可通过再次在700 ℃回火改善。淬火后COST-FB2转子钢中的残余奥氏体,可通过在570 ℃回火消除;在350 ℃和570 ℃回火后马氏体板条内部有大量针状的M₃C,700 ℃回火后的显微组织中M₃C消失,M₂₃C₆在原奥氏体晶界和马氏体板条界上析出,750 ℃回火后晶界上的M₂₃C₆有聚集粗化的现象,部分马氏体板条存在回复现象。     

T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对191耐热钢(%:0.09C、8.57Cr、0.90Mo、0.19V、0.08Nb、0.04N)600～1600℃存在的平衡相M₂₃C₆和MX进行了热力学计算。结果表明,T91钢600～1600℃主要平衡析出相为M23C6和MX,M₂₃C₆开始析出温度860℃,MX为1200℃。MX相中首先析出富Nb碳氮化物,随后析出富V碳氮化物。随钢中Nb、V、N含量的提高,MX的数量和平衡开始析出温度均有提高,其中N的影响最为显著。     

冷处理温度对1Cr20Co6Ni2WMoV钢组织和力学性能的影响

马氏体热强钢1Cr20Co6Ni2WMoV用真空感应炉冶炼,锭重22.5 kg并锻成中16 mm棒材。试样经 1060℃1h油冷淬火, -70℃或-192℃2h空冷的冷处理,640 ℃3 h空冷回火处理。试验结果表明, 1Cr20Co6Ni2WMoV钢在热处理后的组织由高密度位错的回火板条马氏体、残余奥氏体、δ-铁素体和M₂₃C₆组成。 随冷处理温度由-70 ℃降至-192℃,晶界上M₂₃C₆析出数量增多,晶内位错密度升高,残余奥氏体含量降低,钢 的抗拉强度和屈服强度分别由1045 MPa和715 MPa提高至1090 MPa和760 MPa。     

钒对高铁制动盘钢中碳化物析出及力学性能的影响

随着列车时速不断提高,制动盘承受的热负荷不断增大,这对制动盘材料提出了更高的要求.为了提高制动盘钢的机械性能及耐热疲劳性,钒元素被添加到制动盘钢中.本文研究了不同淬火温度时V含量对Cr-Mo-V系制动盘钢组织及力学性能的影响,并通过Thermo-Calc热力学软件、碳复型、透射电镜、能谱分析等方法对不同V含量时析出相的演变规律进行研究.结果表明,增加钒含量使高温析出的V（C,N）含量增加,细化奥氏体晶粒和回火马氏体组织.淬-回火态析出相主要为V（C,N）、（Mo,V）C、M₇C₃和M₂₃C₆.随钒含量增加,大尺寸M₂₃C₆和M₇C₃的析出被抑制,对韧性损害降低;小尺寸（Mo,V）C含量增多,析出强化效果增强.淬火温度为880~900℃时,增加钒含量能细化马氏体和减少大尺寸碳化物,弥补了析出强化对韧性的损害,故冲击功变化不大.淬火温度为920~940℃时,提高钒含量促使（Mo,V）C量急剧增加,冲击功快速下降.实验钢淬火温度不应超过900℃.      

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。     

P92耐热钢物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了P92耐热钢的回火及时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,并通过实验确定了P92钢中析出相的萃取和分离方法、钢中析出相的类型、含量及组成结构式等。研究结果表明,回火态试样中含有M₂₃C₆与M(CN)两种析出相,时效100 h后,X-ray分析结果出现Laves相。随着时效时间的增加,Laves相也明显增加,且W、Mo含量高的试样在时效后Laves相析出量增加较多, M₂₃C₆的析出量增加较少, M(CN)析出相含量变化不大。P92钢在短时间内析出的 Laves相有显著的强化效果,在1 000 h内增加Laves相析出量能有效提高P92钢室温及600 ℃下强度。     

回火次数对P91焊管接头力学性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射分析、透射电镜、选区电子衍射及常温与高温拉伸试验等检测手段,基于不同回火次数下P91焊接接头显微组织的演化过程研究其对力学性能的影响.结果表明,随着回火次数的增多,接头显微组织主要保留了板条马氏体位向的回火索氏体,主要相为α-Fe相和Fe-Cr相,热影响区的室温及高温强度先增大后减小.在回火一次时,弥散析出的MX (M=V/Nb,X=C/N)型碳氮化物、位错缠结及亚稳态的位错网对接头有一定的析出强化及位错强化作用,其力学性能较佳,高温抗拉强度达最大值232.66 MPa;随着回火次数进一步增多,离散分布的碳化物Cr₂₃C₆逐渐偏聚并在晶界处演化为串链状分布,使晶界脆化,强度降低,但韧性有所改善.      

9Cr18Mo马氏体不锈钢的平衡相热力学计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对9Cr18Mo马氏体不锈钢(%:0.95～1.10C、16.0～18.0Cr、0.4～0.7Mo)平衡析出相M₂₃C₆和铁素体以及非平衡凝固进行了模拟计算分析。结果表明,凝固时9Cr18Mo钢中C、Cr、Mo和Fe偏析都比较严重;C和Cr含量对M23C6析出量以及M₂₃C₆与基体中的Cr、Fe含量有一定的影响;而Mo含量的变化仅对M₂₃C₆析出量以及M₂₃C₆所含Cr、Mo元素有所影响。     

一种11%Cr马氏体耐热钢的组织和105h持久强度

研究了一种11Cr-6Co-2W-1Mo马氏体耐热试验钢的组织结构和蠕变性能。结果显示，该耐热钢微观组织为回火马氏体和少量分布在原奥氏体边界的δ-铁素体，析出相主要为M₂₃C₆、MX。基于不同温度与应力下短时蠕变测试结果，利用Larson-Miller参数法和新蠕变模型与Monkman-Grant关系式相结合的方法，预测得到该耐热钢于650℃下服役10⁵ h的持久强度分别为69和18 MPa;后者预测得到的持久强度更低，这是因为基于该模型得到的试验钢的应力指数，在低应力比区间的试验值远低于其高应力比区间的试验值。蠕变测试后试样微观组织和析出相的定量分析结果显示：不同应力比区间，钢中马氏体板条和析出相尺寸在高应力比区间随测试应力降低而粗化的速率明显低于其在低应力比区间的速率，表明这些组织结构演变特征是导致试验钢的应力指数在低应力比区间远低于其在高应力比区间的原因。     

高氮不锈钢固溶时效碳氮化物析出相分析

采用物理化学相分析方法研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为;通过实验确定了高氮钢中析出相的电化学萃取方法,钢中析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式;对于化学性质相似的M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x,借助于X射线衍射定量的方法测定了M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x的分量。研究结果表明,氮含量低的0#钢以M₂₃C₆型碳化物析出为主,随时效时间的延长,伴随M₂₃C₆的析出还有少量(CrFe)₂N_1-x 氮化物析出。氮含量高的1#和2#钢以(CrFe)₂N_1-x型氮化物析出为主。高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加。     

Characterization of precipitates in 9%Cr heat resistant steel

Precipitation strengthening as well as solution strengthening is key mechanism for heat resistant steels.It is very important to characterize the precipitates in 9%Cr ferrite heat resistant steels,especially to show the nanometer-sized particles.By transmission electronic microscope attached with an energy dispersive spectrometer as well as optical microscope,scanning electronic microscope,the microstructure and chemical composition of precipitates in a 9%Cr heat resistant steel after different heat treatments were investigated.It was found that the microstructure of normalized sample was martensite with fine NbC and Fe₃C.The microstructure of tempered sample is tempered martensite,and there mainly were two types of precipitates,M₂₃C₆ with the size range of 50 - 300 nm and MX with the size of 10 - 100 nm.Superfine M₂₃C₆ precipitated preferably on prior austenitic grain boundaries and martensitic lath boundaries,while nanometer-sized MX precipitates were distributed randomly. After short-term creep,Laves phase formed along grain boundaries of the 9%Cr steel,and M₂₃ C₆ and MX precipitates were found to become coarser.More information about precipitates in the 9%Cr steel had been exhibited by atomic force microscopy.Thereby,distribution,size and shape of the precipitates as well as their compositions and structures were revealed.     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M₂₃C₆型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M₇C₃型和M₂₃C₆型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M₇C₃型为主,少量M₂₃C₆以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.      

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe,Cr）₂C、MoC、Cr₇C₃类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）₃C、Mo₂C和Cr₂₃C₆类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.      

热处理工艺对2Cr12NiMo1W1V叶片钢组织和性能的影响

 为了解决2Cr12NiMo1W1V钢短时持久性能低的问题,采用OIM、SEM、TEM等手段研究了不同淬火和回火工艺下超超临界叶片用2Cr12NiMo1W1V马氏体耐热钢的组织、室温力学性能及短时持久性能。结果表明,随着淬火温度的提升,抗拉强度和冲击吸收功略有增加,屈服强度和硬度呈降低趋势,塑性变形不明显,合金的持久性能显著增加。2Cr12NiMo1W1V优化的热处理工艺为1 038 ℃淬火+675 ℃回火,合金的强韧性和持久性能较好。微观组织分析表明,提高淬火温度,合金中的大颗粒M₂₃C₆的碳化物更多固溶到基体中,并在回火过程中大量析出细小的M₂₃C₆相,减少了短时持久过程中裂纹起源,阻碍位错运动,使合金抵抗高温变形的能力增加,改善了合金的持久性能。     

Influence of Heat Treatment Temperature on Micro-structure and Property of 00Cr13Ni5Mo2 Su-permartensitic Stainless Steel

The microstructural evolution and mechanical property of 00Cr13Ni5Mo2supermartensitic stainless steel(SMSS)subjected to different heat treatments were investigated.Room tensile tests,hardness tests,scanning electron microscopy,transmission electron microscopy and X-ray diffraction were conducted on the heat-treated steels.It is found that the microstructure of the heat-treated steel is composed of tempered lath martensite,retained austenite andδ-ferrite.The austenitizing temperature and tempering temperature have a significant effect on the microstructural changes,which leads to the complex variations of mechanical properties.The fine tempered lath martensite and more dispersed reversed austenite in the microstructure facilitate improving the comprehensive mechanical properties of the studied steel.The optimal heat treatment process of 00Cr13Ni5Mo2SMSS is obtained by austenitizing at 1 000℃for 0.5h+air cooling followed by tempering at 630℃for 2h+air cooling,where the excellent combination of tensile strength,elongation and hardness can be achieved.     

纳米粒子强化含铜双相钢的组织性能关系

 为进一步提高HSLA系列含铜钢的综合力学性能,利用多步骤热处理工艺(QLT工艺:淬火、临界区淬火及回火工艺)在超低碳Ni-Cr-Mo-V-Cu低合金钢中获得了优异的强度及低温韧性匹配(屈服强度895 MPa、抗拉强度950 MPa、-80 ℃冲击韧性188 J)。利用SEM、XRD及TEM等试验方法研究了试验钢在QLT工艺处理后,不同临界区淬火温度下(Ac1~Ac3温度范围内)的双相组织演化规律,阐明了不同临界区淬火温度下的QLT态试样的组织及性能关系。结果表明,QLT态试样的屈服强度与回火二次马氏体体积分数呈二次抛物线关系,抗拉强度与回火二次马氏体体积分数呈线性正相关关系;断裂伸长率则与临界区铁素体含量正相关。临界区淬火温度为720 ℃时的QLT态试样(QL₇₂₀T)表现出优异的强度及低温韧性匹配,其高强度来源于协同析出的纳米级MC(M为铌、钼、钒及钛的任意组合)和铜粒子所强化的回火二次马氏体。QL₇₂₀T态试样优异的低温韧性则由下列因素所致,主要呈片层状的回火二次马氏体及临界区铁素体的平行相间分布而导致的组织细化效应;大量异相界面所导致的脆性渗碳体或合金渗碳体的细化;强度差异较小的回火二次马氏体以及临界区铁素体。