P92钢高温时效过程中Laves相量化分析

在650℃条件下,对P92钢进行1 000,2 000,3 000 h高温时效试验,通过SEM拍摄显微照片,并用IMAGEJ软件对P92钢高温时效过程中析出的Laves相进行量化分析。量化结果表明:在1 000 h就已经发生Laves相的聚集,且在1 000~3 000 h内,随着高温时效试验时间的延长,Laves相平均截圆直径与面积分数不断增加,而数量密度逐渐减少。动力学研究外推法表明,Laves相析出面积分数在3000 h后变化不大,10 000 h达到0.8%后基本不变。     

低活化钢析出相热力学研究

设计了一种低碳低活化铁素体/马氏体钢,利用扫描电镜、透射电镜和拉伸实验等方法观察和测定了实验钢在不同制备工艺下的显微组织和力学性能,并对其析出物进行EDS化学成分检测,同时通过热力学计算研究了低碳低活化钢析出相的析出规律。结果表明:热轧后经980℃保温1h完全奥氏体化淬火与750℃保温1h空冷处理后,能够制备出性能达标的超低碳实验钢;析出相主要为M_(23)C_6和MX相,其中M_(23)C_6主要在950℃以下轧制和热处理过程中析出,而MX主要在轧制过程中大量析出,同时在快速冷却和热处理过程中的二次析出比较少。     

变质高锰钢析出相的演变及力学性能的研究

为了有效改善高锰钢的组织和性能,通过变质处理和弥散处理相结合的方法,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM),对稀土-低熔点合金变质高锰钢时效析出相进行研究.结果表明:实验用钢在460℃时效1 h时,基体上开始有球状析出相析出,随着时效时间的延长,析出相由球状向针状转变;520℃时效1 h,晶界上有少量的球状析出相,基体上析出相为细针状;580℃时效1 h,析出相为粗大的针状,且基体发生了奥氏体向珠光体转变.随着时效温度的升高,变质高锰钢时效析出相由球状转变为针状,针状析出相与球状析出相晶体结构不同,针状析出相更加趋于稳定.变质高锰钢的硬度随着析出相增多而升高,(Mn,Fe)7C3细针状析出相在冲击韧性和耐磨性起主导因素,变质高锰钢最佳时效工艺应使耐磨析出相析出,且未引起微观应变增大.本次实验用钢最佳时效工艺参数为520℃下时效1 h.     

热轧钛微合金化TRIP钢的组织与性能研究

对钛微合金化TRIP钢进行连续冷却转变曲线的测定,分析轧制与冷却工艺对其组织与性能的影响。结果表明:实验钢的奥氏体/铁素体、奥氏体/马氏体相变点分别在500~650℃和450℃左右;组织由铁素体/贝氏体及少量残余奥氏体组成;随着终轧温度的升高,实验钢的屈服强度和抗拉强度有所降低;随着空冷结束温度的降低,实验钢的屈服强度降低;当终轧温度和空冷结束温度分别为796℃和722℃时,实验钢的屈服强度,抗拉强度和强塑积分别为661,888MPa和25042MPa·%,其对应组织为细小的铁素体及板条贝氏体,铁素体基体上存在大量细小的析出物。     

7150铝合金型材三级时效热处理工艺研究

采用拉伸力学试验机、电导率测试仪、应力腐蚀测试和透射电子显微镜分析回归时效、回归时效升温速率和冷却方式对7150铝合金性能的影响。研究表明,回归时效采用185 ℃/100 min的RRA热处理工艺时,合金具有较高的电导率(36.7~37.4%IACS)和较少的强度损失(抗拉强度620~640 MPa,屈服强度590~610 MPa)。65 ℃/h升温至回归时效和回归时效风冷降温至120 ℃的RRA热处理可提高合金电导率,降低合金强度;预时效后空冷1 h再185 ℃回归时效和回归时效水冷的RRA热处理可提高合金强度,降低合金电导率;通过TEM明场像观察,回归时效采用185 ℃/100 min的RRA热处理工艺时7150合金晶内析出大量的GP区,晶界析出不连续的较粗大的η相,这种显微组织既保证了T6状态的强度又使合金具有较好的抗腐蚀性能。     

9Cr3W3Co钢高温时效脆化现象与改进方法

采用SEM进行显微组织观察,研究导致9Cr3W3Co钢时效脆化的主要因素。采用Thermo-Calc软件,计算平衡态下不同W含量(2.36%,2.63%,2.96%,3.11%,质量分数)的9Cr3W3Co钢中析出相的含量。利用TEM,SAXS和相分析等实验手段研究时效过程中的组织演变。结果表明:9Cr3W3Co钢的冲击韧度在100h时效后的迅速降低是时效过程中大量析出的富W Laves相所造成的。平衡态的Laves相含量主要由钢中的W含量决定。时效8000h后,W含量最低的钢冲击韧度最好,同时其Laves相的尺寸最小,粗化速率最低。通过降低W含量能够抑制9Cr3W3Co钢的时效脆化。     

Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500~3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明:供货态(固溶处理)管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。     

二级时效形变对Cu-Cr-Zr-Mg合金组织与性能影响研究

采用力学性能和电导率测试及透射电子显微镜等方法,研究了不同时效工艺对Cu-0.45Cr-0.15Zr-0.05Mg合金硬度和电导率等性能的影响规律。结果表明:合金在一级时效工艺(950℃×1h固溶+70%冷变形+520℃×2.5h时效)下有很强的时效强化效应,合金的显微硬度和电导率分别为155HV和85%IACS;采用二级时效工艺(950℃×1h固溶+70%冷变形+520℃×2h时效+60%冷变形+450℃×2h时效),合金在保持较高的电导率的同时强度得到较大提高。显微硬度为190HV,比一级时效提高了22.5%,而电导率保持在80%左右。显微组织分析表明,高强度主要来源于冷变形引起的亚结构强化和弥散相的析出强化。二级时效工艺可促进析出相的析出,析出的弥散质点对基体的回复和再结晶阻碍作用强烈。析出相与冷变形过程中产生的位错交互作用使析出相不仅阻碍位错的运动而且沿密集且分布均匀的位错快速析出,促进合金强度提高。     

退火工艺对H62黄铜显微组织与力学性能的影响

采用不同的加热温度和冷却方法对H62黄铜进行退火工艺试验,对退火处理后H62黄铜的显微组织、硬度及抗拉强度进行了分析。结果表明:在600~750℃退火温度范围内,H62黄铜出炉后直接空冷得到的显微组织均为α+β相,且随着退火加热温度的升高,显微组织中的β相逐渐增多,材料的硬度和抗拉强度逐渐升高,且抗拉强度均高于技术要求;H62黄铜经650℃退火保温后先随炉缓冷至500℃再出炉空冷,可得到单一均匀的α相组织,材料的硬度和抗拉强度均最低,且抗拉强度满足技术要求。     

316L奥氏体不锈钢中时效条件下析出相演变行为的研究

通过定量金相,SEM&EDS、TEM等实验技术分析316L奥氏体不锈钢中析出相随时效时间、温度的变化,并测定析出相的体积分数与尺寸.结合热力学计算表明:在316L奥氏体不锈钢中,经850℃时效处理后,析出相为M23C6型碳化物,且随着时效时间的延长,析出量明显增多,尺寸增大;经650℃时效处理100 h后,主要析出相类型为χ相.     

热处理工艺对新型轻质奥氏体耐磨钢的组织与力学性能的影响

以新型轻质高锰、高铝的奥氏体耐磨钢为研究对象,利用XRD,OM,SEM,EDS观察显微组织和析出物,研究不同的热处理工艺对新型钢种的组织与力学性能影响。结果表明:该新型轻质奥氏体耐磨钢的最佳优化热处理工艺为1050℃保温1h水韧,550℃时效2h,空冷。在最佳热处理工艺条件下奥氏体基体内弥散析出细小的钙钛矿结构(Fe,Mn)3AlC的κ-碳化物颗粒,不仅强化了奥氏体基体,其力学性能也得到明显改善;最优工艺处理后实验钢的硬度、强度、冲击韧度达到了最佳匹配,其抗拉强度为825MPa,屈服强度为574MPa,冲击韧度值为156J/cm2(V型缺口),硬度为271HB;与只进行水韧处理相比实验钢的屈服强度提高40.0%,硬度提高32.2%。     

Cu-Ni-Si合金的时效析出与再结晶

通过分析时效期间Cu-Ni-Si合金显微硬度、导电率及微观组织的变化,研究了析出相和再结晶行为的相互作用,以期为该合金多级复合工艺的制定提供参考.研究发现,时效初期析出相对随后的再结晶过程具有强烈阻碍作用.在450、550℃较低温度时效时,合金发生原位再结晶,析出相在其体积分数略微升高或不变的情况下发生粗化;导电率上升趋势为先快后慢并趋于稳定,因而其变化曲线上无峰值出现;显微硬度则由于时效后期析出颗粒粗化,析出强化效果降低而出现峰值.在750℃高温时效时,合金发生不连续再结晶,析出相在体积分数略有降低的情况下发生粗化;导电率先快速上升后缓慢下降,因而出现峰值,而显微硬度由于析出物迅速粗化,一开始就表现为持续下降.     

冷却速率对中锰马氏体耐磨钢微观结构及硬度的影响

矿山机械用构件因服役环境恶劣,常常出现磨损失效。低合金耐磨钢制造的构件采用淬火加低温回火得到单一马氏体组织,其硬度较高,但韧性差。目前,采用含有一定Si含量的中锰耐磨钢构件,通过工艺参数的有效控制可以得到马氏体加残余奥氏体(M+RA)复相组织,从而保证矿山机械构件在具有一定硬度的同时还具有一定的塑韧性。利用Gleebel3800热模拟机、金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、X射线衍射(XRD)仪及维氏硬度计等手段,研究了不同冷却速率对中锰马氏体耐磨钢的组织演变、残余奥氏体含量、形貌和维氏硬度的影响。结果表明,冷却速率由30℃/s降低至0. 05℃/s时,试验钢均获得马氏体+残余奥氏体组织。当试验钢以非常缓慢的速率(0. 05℃/s)冷却时,过饱和马氏体中的碳充分配分至残余奥氏体中,增加残余奥氏体的稳定性,因而室温下残余奥氏体体积分数较高(～12%),残余奥氏体呈现膜状和明显的块状形貌。而当冷却速率较快(10℃/s)时,残余奥氏体体积分数低于6%,残余奥氏体呈薄膜状和细小块状。另外,不同冷却速率微观结构演变及残余奥氏体体积分数不同,导致试验钢硬度发生显著变化。冷却速率缓慢时,碳的固溶强化及马氏体位错强化作用减弱,软质相残余奥氏体体积分数增加,使得试验钢硬度降至最低值HV508。当冷却速率大于10℃/s时,过饱和马氏体中碳的固溶强化及其位错亚结构强化作用使得硬度值较高。中锰耐磨钢的维氏硬度y与冷却速率x之间符合双指数衰减关系:y=-42. 23exp(-x/4. 75)-38. 27exp(-x/0. 17)+573. 76。     

热处理对Al-Cu合金电导率的影响

通过电导率测量、硬度分析和金相组织观察,研究了不同热处理工艺对Al-4.0%Cu(质量分数,下同)合金电导率的影响,分析了析出相、合金硬度和电导率之间的关系。实验结果表明,Al-4.0%Cu合金的电导率主要受基体中Cu固溶度和析出相状态的影响;双级时效处理对电导率和硬度的决定因素主要为二级时效的温度与时间,一级时效后合金的电导率和硬度会随着二级时效发生改变;退火后的Al-4.0%Cu合金于350℃保温24h后,可获得较高的电导率,此时基体中的析出相为细小、弥散的θ相。     

热处理工艺对Ti6246钛合金组织与力学性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对Ti6246合金显微组织、相组成以及室温拉伸性能的影响。结果表明:固溶热处理后合金的相组成主要与冷却方式有关。在β单相区及(α+β)两相区固溶后水冷,β相均转化为α′′马氏体和少量亚稳β相。空冷组织中的β相转变为含有少量次生α相的β转变组织,随着热处理温度的提高次生α相的含量逐渐增加,尺寸也逐渐增大。时效后组织中的亚稳相发生分解,析出细小的次生α相。固溶后水冷试样的拉伸曲线上出现"双屈服"现象,且随着固溶温度的提高合金第一屈服点逐渐升高。水淬和空冷合金试样在595℃/8 h时效后其室温拉伸强度提高,延伸率及断面收缩率降低,水淬试样室温拉伸性能的变化更大。固溶后空冷且在595℃时效处理的合金,其室温拉伸性能可达到较好的强塑性匹配。     

航空GH2036合金硬度热处理优化及疲劳性能DIC分析

为探究热处理工艺参数对GH2036合金硬度及疲劳性能的影响,基于四因素三水平正交热处理实验,对GH2036铁基高温合金的硬度性能进行优化,并分析热处理后的显微组织;同时利用疲劳实验与DIC(digital image correlation)非接触全场应变测量相结合的方法,利用Y方向应变-疲劳寿命比的云图,直观地分析热处理后GH2036合金疲劳失效过程。结果表明:固溶温度对合金硬度性能的影响最大,其次是固溶时间、时效时间、时效温度,极差分析所得的最优热处理工艺为960℃/60 min+水冷+560℃/2 h;正交试验中最高显微维氏硬度(HV305.34)较未处理试样(HV260.41)提高17.3%;热处理后金相组织基体为奥氏体,增强相为第二相碳化物,显微硬度值随着奥氏体中的第二相碳化物含量的增加而升高;热处理后平均疲劳寿命(942372次循环)较未处理试样(450800次循环)提高109%,疲劳性能明显优化。     

Si对9Cr型铁素体/马氏体钢析出相和力学性能的影响

研究了Si含量对9Cr型铁素体马氏体(F/M)钢析出相和力学性能的影响。结果表明：在不同Si含量的9Cr型F/M钢中析出相均为M₂₃C₆、MX和Laves相，Si能促进Laves相和M₂₃C₆型碳化物的析出。Si含量为0.9%～1.2%的这种钢其拉伸强度和延伸率略有降低，冲击性能维持稳定；Si含量为1.2%～1.8%时，Si的固溶强化和析出相的沉淀强化使钢的拉伸强度提高。但是，随着Si含量的进一步提高Laves相和M₂₃C₆型碳化物大量析出，使其冲击功显著衰退。     

新型耐热钢Super304H高温时效后的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射等手段并通过显微硬度和冲击实验,研究了Supre304H钢经750～1350℃时效后的微观组织和性能.结果表明:高温时效后Super304H钢的微观组织为γ相+析出相;随时效温度的不同,基体晶粒尺寸及析出相的种类、分布发生不同的变化.在750℃左右因微细沉淀强化及细晶组织使得显微硬度达到最大值,而后随温度升高以及析出相、晶粒尺寸与固溶元素的变化,显微硬度呈现先快速下降后缓慢下降的趋势;时效试样的冲击功值随温度升高在850℃左右,由于M23C6沿晶界大量析出导致晶界脆化而达到最低值,后又因析出相的再溶解致使晶界脆化效果趋弱而逐渐升高.     

Cu-Cr-Zr-Mg合金时效组织与性能

为了研究时效工艺对Cu-0.3Cr-0.15Zr-0.05Mg合金显微组织及性能的影响,在时效温度400～650℃和时效时间1～11h条件下,得到时效工艺参数与硬度和电导率的曲面关系,并利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相.研究结果表明:合金固溶后470℃时效4 h,硬度和电导率可达HV108和45 S·m-1,析出相为Cr、Cu4Zr和有序的CrCu2(Zr,Mg)相;550℃时效1 h后硬度和电导率仍具有HV106和46.8 S·m-1,析出相完全转变为Cr和Cu4Zr.     

Mo/Nb/Ta/Ti微合金化310S不锈钢在700℃的第二相析出

高Cr/Ni奥氏体不锈钢在高温下的组织稳定性及第二相析出直接影响合金的力学性能,本文以低碳310S奥氏体不锈钢(Fe-25Cr-22Ni-0.046C,%,质量分数)为基础合金,通过添加多种微量合金化元素(Mo,Nb,Ta,Ti)来研究其对合金第二相析出的影响。采用真空电弧炉熔炼合金锭样品,并在1150℃进行多道次热轧,然后进行1150℃/0.5 h固溶处理(水冷),900℃/0.5 h稳定化处理并随炉冷却,最后在700℃下进行25~408 h时效处理。对不同状态下的样品进行XRD结构分析、金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)组织表征以及力学性能测试。实验结果表明,Mo/Nb/Ta/Ti共同微合金化虽然提高了合金的强度,但会使得脆性s相出现在初期的稳定化阶段,并且在随后的时效过程中,随时效时间延长,s相含量增加,但是已经析出的Cr_(23)C_6也会逐步溶解,从而恶化了合金高温下的力学性能。微量合金化会影响310S合金高温下的第二相析出行为,而影响其组织稳定性。