RELATIONSHIP BETWEEN γ→εTRANSFORMATION TEMPERATURE M_(εs) AND COMPOSITION OF METASTABLE AUSTENITE REGION IN Fe-Mn-Al-Cr SYSTEM

在Fe-Mn-Al-Cr系亚稳奥氏体区内,用膨胀法测定了40种合金的γ→ε-马氏体转变温度M_(es)。以多元线性回归方法处理实验结果,建立了M_(es)与合金成分关系的经验公式。经验公式中,1Wt-％的Al,C,Cr分别使Fe-Mn合金的M_(es)降低约51,339,8℃;这个结果与以前研究它们对Fe-Mn合金γ→ε-马氏体转变的影响和Ishida计算它们对Fe-Mn合金γ→ε相变驱动力的影响一致。根据γ→ε-马氏体转变的层错机制,简要讨论了Al,C和Cr对Fe-Mn合金M_(es)的影响。     

30Mn20Al3无磁钢及低温钢的研究

本文设计并研制出一种Fe-Mn-Al系无磁钢——30Mn20Al3,其合金成分(wt-%)为C0.28-0.32,Mn19-22,Al2.6-3.1,Si≤0.6。同时还研究了Al,C等元素对Fe-20Mn奥氏体稳定性、合金的力学性能等的影响。实验结果表明,Fe-Mn合金中加入Al可抑制γ→ε及γ→ε→α′相的转变,使马氏体转变温度降低。碳稳定奥氏体的作用更为显著。30Mn20Al3与1Cr18Ni9Ti相比较,强度与塑性均高,奥氏体稳定性亦大,磁导率低而电阻率高。其成本则只为1Cr18Ni9Ti的1/3左右,且资源丰富,具有发展为实用钢种的价值。可代替1Cr18Ni9Ti、铝合金等作为无磁钢及低温钢用于电气工业和低温工程中。     

A STUDY ON NON-MAGNETIC AND CRYOGENIC STEEL 30Mn20A13

本文设计并研制出一种Fe-Mn-Al系无磁钢——30Mn20Al3,其合金成分(wt-％)为C0.28-0.32,Mn19-22,Al2.6-3.1,Si≤0.6。同时还研究了Al,C等元素对Fe-20Mn奥氏体稳定性、合金的力学性能等的影响。 实验结果表明,Fe-Mn合金中加入Al可抑制γ→ε及γ→ε→α′相的转变,使马氏体转变温度降低。碳稳定奥氏体的作用更为显著。 30Mn20Al3与1Cr18Ni9Ti相比较,强度与塑性均高,奥氏体稳定性亦大,磁导率低而电阻率高。其成本则只为1Cr18Ni9Ti的1/3左右,且资源丰富,具有发展为实用钢种的价值。可代替1Cr18Ni9Ti、铝合金等作为无磁钢及低温钢用于电气工业和低温工程中。     

预变形量对Fe-14.04Mn-0.22C合金阻尼性能的影响

通过对Fe-Mn基减振合金阻尼机制的研究，深入分析了预变形处理对Fe-14．04Mn-0．22C合金阻尼性能的影响。结果表明，该合金在预变形处理时，发生了γ→ε转变。预变形量在0-4％区间，随着预变形量增大，γ→ε转变生成的马氏体越多。在预变形量为4％时，合金的内耗达到最大值，随预变形量的进一步增大，阻尼性能开始下降。     

γ-Fe-Mn-Al-Cr合金的顺磁-反铁磁性转变

研究了γ-Fe-Mn-Al-Cr(Mnl8.6—25.6,A10—9.8,CrO—5.7at.-%)合金中磁化率x,弹性模量E及电阻率p与温度T的关系.实验结果揭示该合金中存在顺磁-反铁磁性转变.提高Mn含量将降低合金的x和升高反铁磁转变温度T_N.相反,随着Al含量的增加,x增大,T_点降低,X-T曲线在T_N点的峰值增高;T>T_N时,|dx/dT|增大.Cr对Fe-Mn合金x-T曲线的影响较小,T>T_N时,X几乎不因T而变化.合金中γ→ε马氏体转变引起X降低,反之,ε→γ转变导致x升高.以多元回归分析建立γ-Fe-Mn-Al-Cr合金中T_N点与成分的经验关系.在顺磁-反铁磁性转变温度附近伴有E及ρ的反常变化,呈现“电阻率极小”.现在对Fe-Mn-Al合金的ρ反常还难以作出确切的解释,负电阻温度系数的产生可能与形成反铁磁能隙有关.所得结果对发展Fe-Mn-Al-Cr系反铁磁Invar合金及超低温无磁钢有一定的参考价值.     

γ/ε双相Fe-19Mn合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为

采用OM、EBSD、TEM、XRD和拉伸实验等方法,研究了γ-奥氏体/ε-马氏体双相Fe-19Mn-0.0017C(质量分数,%)合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为。结果表明,Fe-19Mn发生了变形诱导马氏体相变,并且随着变形量的增加,相变过程由以γ→ε相变为主转变为以ε→α’相变为主。对比分析加工硬化率的变化与相含量的变化,表明ε→α’相变比γ→ε相变具有更高的加工硬化能力。同时,在变形过程中,ε-马氏体不仅发生了位错滑移,还形成了■孪晶,以满足ε-马氏体的变形协调。在γ→ε和ε→α’双重相变引起的相变诱导塑性(TRIP)效应、γ-奥氏体/ε-马氏体/α’-马氏体中的位错滑移,以及ε-马氏体的孪生变形等机制的共同作用下,Fe-19Mn的抗拉强度和总延伸率分别达到722 MPa和31%,显示出良好的强塑性匹配。     

亚稳奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金的组织稳定性研究

通过对形变奥氏体组织进行长期时效观察合金相演化过程 ,研究了低放射性亚稳奥氏体Fe Cr Mn(W ,V)合金的组织稳定性。实验表明 :合金在高于 40 0℃时 ,相平衡处在γ α σ三相区 ,低于 40 0℃可以保证亚稳奥氏体的稳定性。亚稳奥氏体可以发生γ→ε→α′→α转变也可以发生γ→γ(f)→α′(f)→α转变 ,ε马氏体不是γ→α转变的唯一中间过渡相。形变诱发ε马氏体形成过程中伴随奥氏体晶粒碎化 ,可产生细晶强化作用 ,这是开发亚稳奥氏体Fe Cr Mn合金的重要途径。     

奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金相稳定性研究

通过形变加工和长期时效热处理 ,研究了 (C N)复合强化的Fe 13Cr 17Mn(W ,V)奥氏体合金的稳定性和相平衡特点。结果表明 :在 50 0℃以下合金奥氏体稳定 ,不发生γ→α转变。采用 (C N)复合添加晶粒细化 ,可有效抑制ε马氏体形成和σ相析出。 50 0～ 70 0℃长期时效后形变诱发大量碳化物析出 ,MS 点提高 ,加快形变诱发α′马氏体分解和再结晶 ,促使γ→α转变和σ相析出 ,合金奥氏体变得不稳定     

一种超超临界电站用镍铁基高温合金凝固和析出相的热力学评估

利用热力学计算软件JMat Pro和镍铁基合金数据库,计算分析了一种新型γ′相强化镍铁基高温合金的凝固特征温度和热力学平衡相的析出行为;评估了调整γ′相形成元素Al、Ti,抗蚀元素Cr和C含量对合金凝固特征温度和相析出行为的影响。结果表明:合金主要相组成为γ、γ′、MC和M_(23)C_6;随着Ti和Al含量的提高,γ′相的析出温度和含量增加,Ti元素的影响更显著;Cr含量的增加会降低合金液相线、固相线和M_(23)C_6相的析出温度并致M_(23)C_6相的析出含量先增加后减小;增加C含量会减小合金的结晶温度间隔、提高MC和M_(23)C_6相的析出温度和析出含量。本模拟研究结果将为合金的优化设计提供参考。     

预形变对Fe—Mn—Si合金γ=ε相变的影响

预形变强烈诱发Fe-Mn-Si合金产生γ→ε马氏体相变,预形变量较小时,形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向,同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同;随预形变量增大,ε马氏体大量增多,ε马氏体片之间呈现交叉;预变量越,大将 叉现象愈严重,形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要,原因之一,预形变对Fe-Mn-Si合金γ=ε相变过程的相变温度影响显著,随着预形变量的增大,合金的相变点Ms有不同程度升高,且含Si量越多,升高幅度越大;As和Af都明显升高,其升高幅度更为显著。     

镍基高温合金GH141平衡析出相的热力学计算分析

应用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH141合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明:GH141合金的平衡析出相有γ、γ′、σ、μ和碳化物(M C、M_6C、M_(23)C_6);合金凝固过程中Mo、Ti元素正偏析比较严重,这会降低合金的初熔点;Al、Ti含量对γ′相的开始析出温度和最大析出量有很大影响;C是碳化物最大析出量的控制元素,且M C、M_6C、M_(23)C_6碳化物的主要富集元素分别是Ti、Mo、Cr。研究结果为合金的成分设计和热处理提供一定的理论依据。     

马氏体相变和形变孪晶对Fe-Mn-Si-Al钢机械性能的影响

研究了加有Al和Si的奥氏体Fe-(15～30wt%)Mn合金的形变孪晶、马氏体相变和机械性能,做了不同形变速率和不同温度的拉伸试验。用光镜、X射线衍射和扫描电镜观察了塑性形变过程中在γ(面心立方)基体中形成的孪晶,a′(体心立方)和ε(密集六方)马氏体。由于合金元素不同产生不同的相变γ→ε,γ→α′(TRIP效应),或形成形变孪晶(TWIP效应)。添加Al增加堆集层错能(γ_fee),抑制γ→ε的相变,而Si减少γ_(fee),促进γ→ε相变。这些钢密度降低,约为7.3 mg/m~3,,具有高的拉伸延性,达到95％,真实拉伸强度约1100MPa孪晶或相变诱发的优良塑性达到极高的应变速率,约ε=10~3/s,产生异常的抗冲击性,可以深拉,复杂形状零件可以反向挤压。     

热处理对Fe-14.04Mn-0.22C合金阻尼性能的影响

研究了Fe—Mn基减振合金的减振机制，并深入分析了固溶处理对Fe-14．04Mn-0．22C减振合金阻尼性能的影响。研究结果表明，该合金经固溶处理后，发生了γ→ε转变，固溶处理温度越高，γ→ε转变生成的马氏体越多，合金的阻尼性能随固溶处理温度的升高而提高，在1000℃时，合金的阻尼性能达到最大值，随温度的进一步升高，阻尼性能反而恶化。     

铸造镍基高温合金中初生MC碳化物的退化过程和机理

采用OM,SEM和TEM及其HAADF模式下的元素面扫描,研究了一种铸造镍基高温合金长期时效期间初生MC碳化物的分解反应过程、形式及机理.结果表明,在长期时效过程中,初生MC分解反应分为3个阶段:MC+g→M_6C+γ′,MC+γ→M_6C+M_(23)C_6+γ′和MC+γ→M_6C+M_(23)C_6+h.HAADF模式下对分解区域进行元素面扫描,浓度梯度显示初生MC分解实际上是元素在初生MC和g基体之间的互扩散交流过程,分解产物中的C主要来源于初生MC,Ni,Al和Cr来源于g基体,而Ti,W和Mo不仅源于g基体也源于初生MC.合金具有较高的Ti+Nb+Ta+Hf原子分数和(Ti+Nb+Ta+Hf)/Al原子比是初生MC分解过程中析出h相的必要条件,而其析出的数量与初生MC的分解程度有关,分解程度越高,析出数量越大.     

Fe-Mn基合金减振性能研究

本文研究了Fe-27Mn-3.5Si合金的ε马氏体和堆垛层错在其减振能力上所起的作用;同时通过热处理或冷轧的方法改变合金的显微组织,研究了Fe-Mn基合金中ε马氏体、堆垛层错及γ/ε相界等显微组织对减振性能的作用和影响。     

Fe—Mn基合金减振性能研究

本文研究了Fe-27Mn-3.5Si合金的ε马氏体和堆垛层错在其减振能力上所起的作用;同时通过热处理或冷轧的方法改变合金的显微组织,研究了Fe-Mn基合金中ε马氏体、霍朵层错及γ／ε相界等显微组织对减振性能的作用和影响。     

形变温度对FeMnSiCrNiC合金第二相方向性析出及记忆效应的影响

基于控制第二相方向性析出提高铁基合金形状记忆效应的构想,研究了不同形变温度对Fe13.53Mn4.86Si8.16Cr3.82Ni0.16C合金γ/ε界面(母相丫与诱发马氏体ε之间界面)的数量和结构及随后时效第二相析出的数量和方向性的影响,以及第二相析出的数量和方向性对马氏体相变和形状记忆效应的影响.扫描电镜分析显示,形变温度远高于Ms时,无γ/ε面产生,时效后第二相析出少;形变温度接近Ms时,产生大量γ/ε面,时效后析出第二相数量很多,且方向性良好;形变温度进一步接近Ms时,γ/ε界面交叉,导致时效后方向性的第二相也交叉.透射电镜分析显示,析出方向性Cr23C6第二相的合金再次进行预变形时,产生的应力诱发马氏体具有单一方向.原因在于方向性Cr23C6及其产生的应力场对马氏体相交产生约束作用,避免马氏体片之间的交叉,使其具有更好的可逆转变性.     

亚稳奥氏体型Fe—Cr—Mn（W,V）合金的组织稳定性研究

通过对形变奥氏体组织进行长期时效观察合金相演化过程，研究了低放射性亚稳奥氏体Ｆｅ－Ｃｒ－ｎ（Ｗ，Ｖ）合金的组织稳定性。实验表明：合金在高于４００℃时，相平衡处在γ＋α＋α三相区，低于４００℃可以保证亚稳奥氏体的稳定性。亚稳奥氏体可以发生γ→α→α转变也可以发生γ→γ（ｆ）→＇（ｆ）→α转变，ε马氏体不是γ→α转变的唯一中间过渡相。形变诱发ε马氏体形成过程中伴随奥氏体晶粒碎化，可产生细晶强化作用，这     

高强GH4738合金成分设计计算与验证

高强GH4738高温合金是超大功率烟气轮机/燃气轮机涡轮盘的候选材料,利用Thermo-Calc及JMat Pro软件进行成分设计优化及抗拉强度预测进而实验验证。研究了不同C,Al,Ti及Cr等元素对该合金中相析出规律及其合金力学性能的变化规律;基于计算结果,制备了不同Al,Ti含量的GH4738合金,测试了其室温抗拉强度并对确定的超大型盘件用高强GH4738合金成分进行相分析研究。结果显示,C含量的增加,可促进碳化物M_(23)C_6及MC析出量的增加及其回溶温度的提高,但其对γ?相含量的变化几乎无影响;Al,Ti含量的增加,都可明显提高合金γ?相回溶温度及其析出量,并有利于合金抗拉强度的提高;Cr含量的增加,可提高γ?相的回溶温度,但对其析出量影响不大;影响合金中γ?相回溶温度及析出量的合金元素顺序依次为Al,Ti,Cr;高强GH4738合金成分设计原则为适当降低C含量,提高Al,Ti含量至合金成分范围高限;高强GH4738合金中γ?相占约24.0%,其点阵常数为a_0=0.357~0.359 nm,其组成结构为:(Ni_(0.9236)Co_(0.0415)Fe_(0.0025)Cr_(0.0322))_3(Cr_(0.0972)Al_(0.3585)Ti_(0.5059)Mo_(0.0366)Co_(0.0018))。该研究结果为中国大尺寸GH4738难变形高温合金涡轮盘提供了的成分设计思路。     

国外文摘

1.高铬—钨铸铁的凝固组织,《铸物》,[日],1985,No.3,P180～186 将含C1～4.5%和含W35％以下的Fe-5％Cr和Fe-15％Cr合金子砂型中定向凝固,並测定它们的组织特别是初晶和共晶碳化物的类型和数量。在两种合金中都观察到δ、γ、ε和M_6C。另外,在Fe-5％CrWC合金中出现M_3C,在Fe-15%CrWC合金中出现M_3C,随着钨含量的增加,M_6C量增加,M_3C与M_7C_3的量减少。铬优先分配给M_7C_3,或M_3C,钨优先分配给M_6C。参14,表1,