固溶后冷却方式对Inconel X-750合金组织和性能的影响

采用SEM、TEM、EDAX和相分析等分析手段,研究Inconel X-750合金固溶后不同冷却方式下组织和性能的变化。结果显示:水冷和油冷抑制合金中γ′相的析出,时效后均析出球形的γ′相。炉冷后合金中析出一次立方体形γ′相和二次球形γ′相,时效后再次析出球形γ′相;水冷和油冷后晶界上无碳化物析出,时效后晶界上均析出细小针状M₂₃C₆。炉冷后合金晶界上析出块状M₂₃C₆,时效后碳化物尺寸略微长大,形状基本不变;炉冷+时效后合金的强度最高,水冷+时效后合金的冲击性能最好。     

630 ℃长期时效对FB2转子钢组织和力学性能的影响

通过冲击性能试验、硬度测试、扫描电镜和透射电镜观察等方法对630℃不同时效时间后的FB2转子钢样品进行组织观察和力学性能分析。结果表明,FB2转子钢在630℃时效过程中能够保持较好的高温稳定性; FB2转子钢的冲击断口表现为准解理脆性断裂;在时效前期,位错回复,冲击韧性提高;在时效中后期,由于析出相M₂₃C₆和Laves相在晶界位置聚集粗化,引起应力集中,冲击性能下降,时效5000 h后转子钢的冲击吸收能量为17 J;在长时时效过程中,FB2转子钢的强度下降趋势与析出相M₂₃C₆的尺寸变化趋势相一致,当析出相M₂₃C₆进入尺寸稳定期后FB2转子钢的硬度也基本稳定为253. 4 HBW（5/750）,析出相M₂₃C₆是维持FB2转子钢服役性能的重要影响因素。      

高温长时服役HR3C钢焊接接头的组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及拉伸和弯曲试验研究了高温服役4.2万小时超超临界机组用HR3C钢焊接接头的微观组织和力学性能。研究结果表明,高温长时服役后HR3C钢焊缝金属中形成了大量条状和颗粒状M₂₃C₆析出相,焊接热影响区奥氏体晶粒长大,在晶界附近形成了板状M₂₃C₆相。拉伸和弯曲试验结果表明HR3C钢焊接接头高温服役后表现出明显的时效脆化倾向。     

GH3230合金M23C6型碳化物的析出行为

研究了固溶态GH3230合金在800~1100 ℃时效不同时间下的碳化物析出行为。结果表明:GH3230合金固溶态组织主要为γ相+初生粒状碳化物M₆C+少量晶界粒状碳化物M₂₃C₆。试验合金在800~1100 ℃短时时效后,晶界和晶内析出的碳化物主要为M₂₃C₆型。其中晶界粒状M₂₃C₆型碳化物有沿着晶内长大的倾向,并逐渐变成胞状碳化物。在同一时效温度下,晶内碳化物析出数量会随着时效时间的增加而增加,此后会逐渐回溶,回溶开始的时间会随着时效温度的提高而逐渐提前。     

K439B铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变

对K439B合金开展800℃、3000 h长期时效,研究合金显微组织及力学性能的演变,分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明：热处理态K439B合金中的γ’相呈球状,晶界存在MC及M₂₃C₆ 2种碳化物,而枝晶间仅存在MC碳化物。在800℃长期时效过程中,γ’相的粗化遵循Ostwald熟化机制且形貌趋于立方化,γ′相粗化速率为71.7 nm³/h;晶界和枝晶间MC碳化物发生退化,M₂₃C₆碳化物析出含量逐渐增加。时效3000 h后晶界γ’相与M₂₃C₆碳化物存在■的位向关系。热处理态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为1159.0和911.5 MPa,815℃、379 MPa持久寿命为150.4 h。长期时效后γ’相尺寸增加使得位错的运动方式由以位错在基体中滑移为主向位错切入γ′相为主转变,γ′相中出现了更多的堆垛层错,合金室温拉伸强度和815℃、379 MPa持久寿命均降低。     

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

对600℃和650℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明，在蠕变过程中，P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散，晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相，Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处，晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件，同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数，促进了Laves相的形成，也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势，且试验温度越高硬度下降越明显。     

9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝组织性能比较

对9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢分别进行电子束焊和搅拌摩擦焊工艺试验,研究了不同焊接方法对焊缝微观组织及接头冲击韧性的影响规律. 结果表明,电子束焊缝由粗大的树枝状板条马氏体组成,且原奥氏体晶界处和晶内的析出相发生完全溶解;搅拌摩擦焊缝由细小且均匀的板条马氏体组成,晶界处的M₂₃C₆碳化物发生溶解,晶内球状MX相无明显变化. 由于形成大量的板条马氏体,电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝硬度均显著高于母材. 不同焊接方法对其焊缝的冲击吸收功有着显著影响,电子束焊缝冲击吸收能量仅为母材的12.2%,而搅拌摩擦焊缝则表现出较好地冲击韧性,其冲击吸收能量为母材的90%.     

P91钢焊缝650 ℃时效黑线缺陷分析

将P91钢焊缝在650 ℃分别时效210、1000、3000和5000 h,采用扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDS)和复相分离技术(MPST)研究了焊缝黑线/正常组织区域的合金元素(Cr、Mo)的分布变化以及M₂₃C₆体积分数变化。结果表明,焊缝黑线缺陷区域组织由δ-铁素体和周边析出相M₂₃C₆组成,黑线组织上有显微裂纹和显微孔洞;黑线组织区域的Cr_eq较大,促进了δ-铁素体的生成;随着时效时间的延长,黑线组织区域基体中贫Cr较正常区域严重,M₂₃C₆相所占体积分数更多,且颗粒更易粗化。     

焊接热循环对Ni-Fe基合金高温力学性能的影响

采用焊接热模拟试验,分析了焊接热循环对一种700℃超超临界火电机组高温部件候选材料——Ni-Fe基高温合金组织和高温性能的影响.结果表明,焊接热循环过程使合金中γ'相以及MC碳化物大量固溶.700℃持久试验中HAZ试样在400 MPa的持久断裂时间低于母材,300和350 MPa的持久断裂时间与母材相当.随着持久试验进行,HAZ组织中的晶界逐渐析出M₂₃C₆,晶内重新析出大量γ'相,使HAZ的持久性能逐渐恢复.高温焊接热循环使MC发生部分溶解,为M₂₃C₆在后续持久试验时效中的析出提供了C元素.     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

C-HRA-3耐热合金850 ℃持久性能及组织特征

研究了C-HRA-3耐热合金在850 ℃持久试验过程的碳化物特征。结果表明:当持久应力为120 MPa时,持久寿命为37.8 h,主要析出相包括M₂₃C₆相和Ti(C, N)相,高应力状态下,M₂₃C₆相沿变形带析出。当持久应力为80 MPa时,持久寿命延长至491 h,晶界处M₂₃C₆相部分回溶,导致晶界特征不明显,同时细小M₂₃C₆相重新析出,晶内析出的Ti(C, N)相尺寸增加。不同应力下试样的断裂方式均为沿晶断裂,裂纹源优先在尺寸较大的析出相(M₂₃C₆和Ti(C, N))周围萌生,导致伸长率随持久寿命延长而减小。     

高温时效对P91钢组织及硬度的影响

对P91钢进行了650 ℃×2935 h的时效试验,测试了时效过程中的硬度变化,并分析了显微组织变化对硬度的影响。结果表明,在时效前期,由于M₂₃C₆的析出,导致硬度略有上升。在后续的时效中,M₂₃C₆发生熟化,数量密度降低;同时,亚晶缓慢长大,位错密度略微降低,使P91钢的硬度缓慢下降。根据时效过程中的组织和硬度变化,可以预测P91钢在不超过600 ℃的条件下服役时,有较好的组织和性能稳定性。     

时效处理对P92钢组织及硬度的影响

对经淬火+回火后的P92钢进行650 ℃不同时间时效处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对淬火和不同时间时效处理试样进行组织及析出相观察及分析;采用洛氏硬度计对其进行硬度测试。结果表明,P92钢淬火组织为板条马氏体+残留奥氏体+M₂₃C₆+MC。经不同时间时效处理后的基体组织均为回火托氏体,同时存在有M₃C、MC、M₂₃C₆等碳化物。时效150 h时Laves相开始析出,且随着时效时间延长,析出物尺寸增大,P92钢的硬度不断降低。时效初始硬度约为24 HRC,时效250 h后硬度约为20 HRC。     

Inconel 617B焊接接头750℃时效组织演变及对性能影响

研究Inconel 617B焊接接头750℃时效前后的组织,探讨时效过程中组织演变对硬度、强度和韧性的影响。结果表明:时效后,Inconel 617B晶界析出块状M_(23)C_6相,晶内弥散析出细小的球形γ'相和针状M_(23)C_6。随时效时间延长,晶界M_(23)C_6长大并连接;晶内γ'相增多、长大,但仍十分细小;晶内M_(23)C_6逐渐长大为薄板状,同时不断析出新的、细小M_(23)C_6。焊缝区时效过程中晶界和晶内析出相的变化与母材区类似,只是M_(23)C_6析出相更多分布在枝晶间。Inconel 617B焊接接头750℃时效硬度和强度先升后降,时效早期γ'相和M_(23)C_6的析出使硬度和强度上升,后因γ'相和M_(23)C_6相不断析出和长大使硬度和强度呈现下降趋势。时效早期韧性的显著下降则与晶界析出的M_(23)C_6和晶内析出的γ'相有关。随时效时间延长,Inconel 617B焊接接头的硬度、强度和韧性下降趋缓。     

时效时间对SP2215同种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

采用手工钨极氩弧焊(manual-gas tungsten arc welding, M-GTAW)和ERNiCr-3焊丝制备了SP2215小径管焊接接头，分析了650℃时效不同时间后接头的微观组织、力学性能及拉伸断裂机理.结果表明：焊态下SP2215母材组织由奥氏体和少量孪晶及一次NbN和Z相组成，焊缝金属以完全奥氏体组织凝固形成柱状晶，Nb元素在枝晶间偏析并形成呈链状分布的一次NbC相；时效50 h后SP2215母材奥氏体晶界处开始析出M₂₃C₆，并随时效时间延长逐渐粗化，同时焊缝枝晶间逐渐析出NbC相，并随时效时间延长逐渐形成团簇状；母材和焊缝显微硬度均随时效时间延长而升高，均在时效500 h时达到最大值且母材硬度始终高于焊缝硬度；不同时效时间接头室温拉伸时均以韧性方式在焊缝处断裂，但起裂位置和断裂方向随时效时间的延长发生改变，时效0～114 h时以横向拉断柱状晶的方式断裂，起裂位置为枝晶间一次NbC粒子，时效时间为500～2 012 h时以平行于柱状晶方向断裂，起裂位置为枝晶核心；650℃高温拉伸时接头断裂位置随时效时间延长逐渐从焊缝...     

固溶时效对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织及硬度的影响

采用选区激光熔化技术(Selective laser melting, SLM)成功制备了316L不锈钢块体件,借助光镜(OM)和扫描电镜(SEM)及维氏硬度计研究了不同时效工艺(时效温度分别为650 ℃和850 ℃)对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织以及显微硬度的影响。结果表明,SLM成形316L不锈钢块体件显微组织主要由细小柱状晶和蜂窝状晶粒组成。“层-层”和“道-道”熔池边界清晰可见,经固溶时效后边界基本消失,但晶界清晰可见,再结晶晶粒呈合并生长方式长大。650 ℃时效时,试样中少量M₂₃C₆分布于晶界,显微硬度相对较高;随着时效温度的升高,850 ℃时效后试样的晶粒进一步长大,沿晶界形成了大量不连续M₂₃C₆。     

一种新型镍基高温合金长期时效后的组织和性能

研究了一种新型镍基高温合金在不同温度下长期时效后的组织及冲击韧性、硬度等性能．结果表明，合金在593℃和704℃时效l000h后，主要析出相是γ′和MC，在704℃以上又析出了M23C6．合金在750℃时效l000h后晶界处开始析出η相，而在849℃时效l000h后晶内出现了大量的片状η相，呈魏氏体分布．γ′相随时效温度的增加生长迅速，且在849℃时效l000h后出现回溶．没有发现σ等脆性相的出现．随着时效温度的提高，合金的冲击韧性下降，由韧性断裂变为脆性断裂．室温显微硬度随时效温度的提高而降低，主要由γ′的长大所致；合金在标准热处理条件下的高温显微硬度高于室温显微硬度．     

焊接热循环及峰值温度对C-HRA-2镍基合金组织演变的影响

通过焊接热模拟方法得到了C-HRA-2镍基合金在不同一次峰值温度(T_p1=1150,1250,1350℃)和二次峰值温度(T_p2=850,950,1050,1150,1250,1350,1450℃)下的焊接热影响区(HAZ),研究了峰值温度和热循环次数对C-HRA-2合金HAZ微观组织演变的影响,并测试了其显微硬度。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对HAZ的微观结构和碳化物进行表征。结果表明,在T_p1=1150℃的HAZ中,可观察到沿晶界析出的细小的M₂₃C₆碳化物。在T_p1>1250℃的HAZ中,在晶界附近发现由于成分液化而导致的γ基体与M₂₃C₆碳化物组成的微观结构。当T_p2在1050～1250℃,可在HAZ中的晶界附近观察到与在T_p1     

700℃超超临界电站锅炉用高温合金617B和740H管道氩弧焊接头微观组织特征

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计等手段,研究了617B和740H管道氩弧焊接头微观组织和显微硬度。结果表明:617B焊件焊缝晶粒外延生长明显,焊缝主要存在Mo、Ti元素偏析,枝晶间分布着不连续颗粒状碳化物M6C,焊缝硬度略高于母材。740H焊件焊缝主要存在Nb、Ti元素偏析,枝晶间有较多不规则颗粒状碳化物MC,没有观察到γ-γ′共晶相;热影响区晶粒稍有长大,晶内强化相γ′减少,晶界碳化物M23C6和MC发生回溶,焊缝硬度明显低于母材。     

Inconel740H镍基合金与Haynes282镍基合金的焊接接头组织和力学性能

采用热丝TIG焊方法对Inconel740H镍基合金与Haynes282镍基合金异种材料进行焊接,并对采用Inconel Filler Metal740H镍基合金焊丝和Haynes 282 Wire镍基合金焊丝两种不同焊接填充金属分别经过两步时效强化热处理(1 010℃/2 h/空冷+788℃/8 h/空冷)和一步时效强化热处理(800℃/4 h/空冷)后的接头拉伸性能、弯曲性能、硬度和微观组织进行对比分析。试验结果表明,焊接接头的抗拉强度均大于1 035 MPa,弯曲试验均合格,焊接接头的硬度均大于314 HV。焊接接头金相组织检验合格,焊缝组织均为奥氏体,焊缝内的晶界处均存在细小的碳化物析出,未发现有害相的析出。