Haynes282合金在长期时效和持久过程中的组织稳定性

分别在700℃、760℃、800℃下对Haynes282合金进行长达10 000h的时效试验,在700~850℃、80~520 MPa的范围内对合金进行持久试验,采用扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜观察和分析了合金的显微组织,研究了合金在高温时效和持久过程中的组织稳定性.结果表明:当Haynes282合金在760℃以下温度时效时,其γ′相长大较慢,在800℃下时效时,γ′相长大较快;在700℃、760℃、800℃下,时效时间超过1 000h后,冲击性能均下降较快;在800℃长期时效及850℃持久试验过程中,晶界和晶内会析出针状或长条状富Mo的μ相,且发生MC碳化物退化.     

700℃机组用Waspaloy合金高温叶片与螺栓研制

700℃高参数汽轮机机组的研发需要以综合性能优异的材料为支撑。对高温叶片和螺栓备选材料Waspaloy合金的化学成分、组织、性能以及加工工艺进行了全面研究,并成功试制出Waspaloy合金高温螺栓样件。研究结果表明:Waspaloy合金不仅具有优异的加工工艺性能,而且在700℃还具有良好的高温强度、持久性能、抗松弛性能以及长时时效稳定性,完全可以满足700℃先进超超临界机组高温叶片和螺栓的使用要求,试制出的Waspaloy合金螺栓样件达到工程化应用的要求。研究成果可为700℃先进超超临界机组高温螺栓与叶片的设计与制造提供参考。     

镍基合金焊接接头高温时效试验研究

针对镍基合金Inconel 617焊接接头在不同高温时效试验条件下的焊缝组织形貌及第二相粒子分布状况进行了系统研究,探究组织形貌演化对冲击韧性的影响规律。焊接接头在750℃下经过1 000h、2 000h、4 000h时效试验,通过硬度、冲击功测试反映力学性能变化,通过光学显微镜以及高分辨扫描电子显微镜对时效试验过程中的组织进行分析。时效试验后焊缝硬度升高,冲击功先升高后下降,试验前后析出相类型不变,主要为M_(23)C_6、M_6C及Ti(C,N),碳化物种类对冲击韧性影响不大。时效试验至4 000h,晶界与晶内出现针状碳化物,晶内碳化物团簇分布,碳化物析出的不均匀性使冲击功明显下降。时效试验过程中碳化物形貌的变化对冲击韧性有较大影响,特别是碳化物呈针状或团聚长大时,会降低冲击韧性,而B的加入使得这个粗化过程减弱,从而利于长期服役过程性能的稳定。本研究可为镍基合金焊接接头在750℃下的长期使用提供参考。     

G115钢650℃时效的组织与性能研究

通过对G115钢经650℃高温时效不同时间后进行拉伸、硬度、冲击试验,并利用SEM及光学显微镜观察其显微组织,研究了G115钢时效后力学性能变化情况.结果表明:G115钢650℃时效后室温屈服强度和抗拉强度呈缓慢下降趋势,硬度值在时效1000h后小幅升高,随后呈缓慢下降趋势;冲击韧性在时效1000h后急剧下降,随后冲击...     

700℃先进超超临界汽轮机转子锻件用铁镍基合金的高温组织稳定性研究

对MN1合金和MN2合金进行了700℃和750℃时效处理和高温持久实验。结果表明:MN1合金在700℃下经时效处理后针状η相和γ″相均长大,Laves相析出,其组织稳定性差;当MNI合金的保温时间达到5 000 h或温度提高至750℃时,η相明显粗化,晶界和晶内均析出大量块状Laves相,导致其在700℃下高温持久性能较低;MN2合金在700℃下经时效处理后,细小的γ′相弥散析出于基体,晶界为短棒状η相,此组织在750℃下稳定性良好;MN2合金在700℃、10~5 h条件下的外推持久强度可达127 MPa,可作为700℃超超临界汽轮机转子的备选材料。     

FeCr合金时效硬化与微观结构的关系研究

研究了时效处理对Fe-Cr合金屈服强度和微观结构的影响,主要阐述了Fe-Cr相分解与时效硬化的关系.所研究的Fe-Cr合金是通过真空氩弧熔炼的方法制备的,其中Cr含量为15％.时效温度控制在450 ℃,时效时间长达10 000 h.时效后,Fe-Cr合金有明显的时效硬化,表现为屈服强度的显著提高.投射电子显微镜观察表...     

先进超超临界机组用候选材料Alloy 263的组织稳定性

对用于先进超超临界机组锅炉的候选高温合金Alloy 263在固溶处理、沉淀硬化处理和750℃时效3 000 h过程的组织演变行为进行了研究并分析了其组织的稳定性.结果表明：在固溶处理状态下的Alloy 263组织晶粒度为4~5级,较多的一次（Ti、Mo）C弥散分布于γ基体上,且γ′相形核于晶内;沉淀硬化处理主要在晶内共格析出颗粒状γ′相,在晶界析出大量的M23C6;在750℃长期时效条件下,γ′相发生Ostwald熟化,且与基体的错配度增加,M23C6和MC继续析出与长大;在时效1 000 h下基本处于稳定状态,当时效为3 000 h时,有针状η相生成;高温合金Alloy263在750℃下具有良好的组织稳定性.     

晶界M23C6碳化物对IN617合金力学性能的影响

研究了IN617合金在760℃时效过程中组织结构与室温冲击和拉伸性能的关系,并借助扫描电镜和透射电镜对合金时效过程中的微观结构、室温冲击及拉伸断口进行了观察与分析.结果表明:在IN617合金时效后,主要析出相为M23C6碳化物;晶界M23C6碳化物对强度和塑性、冲击吸收能量的作用是:一方面,它阻碍晶界滑移,起到强化作用,从而提高了合金强度;另一方面,它导致界面结合强度降低,晶界成为断裂的发源地,从而引起冲击吸收能量和塑性降低;合金时效后,断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂.     

时效对IN 625合金组织结构及拉伸性能的影响

研究了IN 625合金在760℃时效过程中组织结构的变化及其对室温拉伸性能的影响.结果表明:时效后,晶内析出少量M23C6和γ'相,晶界析出大量M23C6和向晶内延伸的γ"相.在时效过程中,晶内析出相基本稳定;时效时间延长导致γ"相沿长度方向明显长大且数量显著增多,晶界M23C6碳化物聚集长大;基体γ和γ"之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,合金屈服强度提高幅度大于抗拉强度;在时效3 000 h后,γ"相尺寸、数量达到最大值,从而导致合金屈服强度和抗拉强度均达到最大值;晶界M23C6碳化物和γ"相弱化晶界,使晶界成为断裂的发源地,从而导致IN 625合金的拉伸塑性降低,合金的断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂.     

Influence of Laves Phase on Impact Toughness of P92 Steel

对650℃时效500 h、1 000 h、3 000 h和10 000 h的P92钢以及时效后经过760℃回火处理的试样进行了冲击吸收能量、冲击断口和微观组织的试验,并定量分析了Laves相对P92钢冲击性能的影响程度.结果表明：冲击吸收能量、冲击断口的晶状断面率与组织中的Laves相含量之间的变化趋势一致,存在对应关系;Laves相对P92钢热脆化的影响程度取决于时效时间,在短时时效下,Laves相的析出和长大占主导地位,随着时效时间的增加,其影响份额逐渐降低,组织中的其他变化变得逐渐重要,但Laves相的析出和长大仍是主要影响因素;760℃回火可使Laves相发生回溶,并改善了冲击韧性,短期时效试样的冲击韧性可完全恢复到正、回火状态,但冲击吸收能量的组成比例却发生了变化.     

热处理参数对超高强钢PH13-8Mo组织及性能的影响

文章对Mo含量小于0.6%的PH13-8Mo合金的热处理性能进行了探讨,研究表明:当固溶温度在850℃~950℃之间时,随着固溶温度的增加,低Mo含量的PH13-8Mo合金的晶粒尺寸逐渐增大,当固溶温度大于950℃时,合金的晶粒尺寸急剧增大,从而显著降低合金的力学性能。当时效温度大于540℃时,合金的抗拉强度及屈服强度开始显著下降,冲击韧性得到提升。Mo含量为0.57%的PH13-8Mo合金经过合适的热处理,其抗拉强度、塑性及韧性能达到Mo含量为2.3%的PH13-8Mo合金的标准。     

P92钢时效过程中冲击性能和硬度变化的试验

对P92钢在650℃下进行了长达10 000 h的时效试验,并研究了时效过程中P92钢的冲击性能和硬度的变化.结果表明:P92钢具有一定程度的热时效脆化倾向,时效初期脆化速度较快,时效500 h时冲击吸收能量约下降50%,随后放缓并逐渐趋于稳定;根据冲击吸收能量与回火参数之间的变化关系,推出600℃下母材和焊缝金属的时效脆化特性,在整个设计寿命内,虽然母材发生一定程度的时效脆化,但冲击韧性仍然较高;焊缝金属在600℃运行5 000 h时即发生很大程度的脆化,冲击韧性较低;P92钢的硬度随时效时间的增加呈下降趋势,但变化不明显.     

T23钢斜Y试样的时效再热开裂

研究了超(超)临界锅炉水冷壁用T23钢在工作温度下的再热开裂行为。在箱式电阻炉中对成分改良前后的T23钢斜Y型拘束试样于500℃进行时效试验;用X-Ray探伤仪定期对时效斜Y试样的试验焊道进行无损检测;用光学和电子显微镜对已经开裂的试样进行裂纹形态和组织分析;用维氏硬度计测试开裂试样的焊缝、热影响区和母材的硬度。结果表明:预先施加应力的试验焊道,在500℃的时效温度下,于2 000h以后,在HAZ的过热区先后发生开裂。说明未经焊后热处理的T23接头在工作温度较低的工况下仍然存在再热开裂倾向,且表现出明显的滞后开裂特征。     

GH3145合金的研制

在Inconel X-750合金成分的基础上，添加Mg、Zr、B等微量合金元素，研制了GH3145合金，结果表明，在适当的热处理条件下与Inconel X-750合金相比，GH3145合金在500℃-700℃区间的塑性得到改善，并且消除了缺口敏感性，达到了汽轮机紧固件用材料的技术要求。     

超超临界电站用Inconel 740镍基合金的组织稳定性及其改型研究

利用微观组织分析和化学相分析的综合方法研究了超超临界电站锅炉过热器管材用镍基高温合金Inconel 740在服役温度范围长期时效下的组织稳定性,并基于热力学模拟计算对合金的成分进行调整和改型.结果表明：合金的组织不稳定性主要表现在高温时强化相γ′相急剧长大、晶内和晶界η相以及晶界G相的形成;通过调整Al、Ti含量和降低Si含量研制了改型合金,改型合金γ′相的稳定温度得到提高,在750℃和800℃长达5 000 h时效后晶界没有出现η相和G相,表现出良好的组织稳定性.     

9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝高温时效试验组织性能研究

将9Cr/2.25Cr异种钢焊接接头在566℃温度下分别进行3 000h和8 000h的高温时效试验,用光学金相显微镜、扫描电镜进行观察,并通过焊缝冲击及硬度测试,研究了高温时效试验对异种钢接头焊缝显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:焊缝高温时效试验前后组织主要为板条马氏体和回火马氏体,随着试验时间的延长,碳化物在晶界、板条束界析出,马氏体基体亚晶变大,位错密度下降,焊缝区硬度降低;焊缝高温时效试验前后冲击值基本保持在20J左右,焊缝冲击功经过高温长期时效试验后没有明显变化。本次研究的成果可用来评估9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝的高温性能,为9Cr/2.25Cr异种钢焊接技术的成功开发做好技术准备。     

热等静压处理对铸造高温合金涡轮叶片的影响

为解决铸造高温合金涡轮叶片由于工艺固有特性而在内部产生的疏松、气孔及残余共晶等冶金缺陷的问题,采用标准热处理和热等静压处理(HIP)+标准热处理两种工艺对铸造涡轮叶片及其同炉试样进行试验,并对试样进行了差热分析、密度测试、力学性能测试及X射线三维成像,对比分析不同工艺的处理效果。结果表明：相比标准热处理,热等静压处理+标准热处理试样的屈服强度上升3%,抗拉强度上升1.4%,延伸率和断面收缩率分别上升28.1%和51.5%,持久寿命上升16.6%,内部显微疏松和气孔等缺陷的闭合程度达99.8%;铸造涡轮叶片增加热等静压处理可有效闭合铸件内部疏松,提高合金致密度、力学性能,进而提高铸件合格率。     

N263高温镍基合金钨极氩弧焊接头时效组织演变

采用自动钨极氩弧(TIG)焊对N263高温镍基合金进行焊接,研究焊接接头经过热处理及不同时效时间后微观组织的演变规律。结果表明:采用自动TIG焊接5mm厚N263薄板,采用单边V型坡口,预留1mm的钝边,并采用75%Ar+25%He混合气保护,焊接速度100mm/min,可以获得成形较好的焊缝。焊后接头在800℃下经8h热处理后,发现焊缝组织中枝晶间主要是块状富Ti、Mo碳化物MC,以及周围弥散的细小析出物,主要为富Cr、Mo碳化物M23C6;随后又在750℃进行长期时效,枝晶间M23C6碳化物尺寸和数量有所增加。该研究充分说明了N263焊接接头经过高温热处理及长期时效后,晶粒稳定性强,强化相数量增多,接头保持了良好的高温性能。     

退火硅钢高温力学性能分析

利用Gleeble-3500热模拟试验机对退火取向硅钢和无取向硅钢进行高温拉伸试验,测试硅钢在高真空度下的真应力-真应变曲线。结果表明：随着退火温度的升高,硅钢试样的屈服强度和抗拉强度呈现先增大后减小趋势;取向硅钢在900℃的高温退火后的塑性最好;拉伸温度在750℃以上时,抗拉强度都大大降低;断面收缩率随着温度的升高先增加后明显下降。     

超超临界锅炉水冷壁T23接头时效性能

对超超临界锅炉水冷壁T23接头进行了500~650℃、0~3 000h的时效试验,分析时效对焊缝组织、硬度和韧性的影响,研究了T23接头在470℃和550℃下的蠕变断裂行为,揭示T23接头的早期失效机理.结果表明:温度对T23接头焊缝性能的影响很大,当时效温度低于550℃时,焊缝长期处于高硬度状态,有明显的时效脆化倾向,当时效温度超过600℃时,焊缝中析出碳化物,硬度降低,冲击韧性逐渐恢复;T23接头脆性失效与楔形蠕变裂纹有关;焊后热处理是防止T23接头失效的有效措施,为了保证焊后热处理的效果和接头的可靠性,建议将250HB作为焊缝硬度控制的上限.