Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

G115马氏体耐热钢平衡析出相的热力学计算和分析

为了制备超10 t级G115马氏体耐热钢的大型铸件,需科学评估合金元素对析出行为的影响。采用Thermo-Calc软件的TCFe9数据库对G115马氏体耐热钢的平衡析出相进行热力学模拟计算,研究了主元素对G115钢平衡态析出相类型、析出量和析出温度的影响。计算结果表明:G115马氏体耐热钢在650 ℃下的析出相主要有MX相(FCC-A1#2:NbC)、M₂₃C₆、Laves相和富Cu相。其中NbC的析出温度为1148 ℃,M₂₃C₆的析出温度为871 ℃,Laves相的析出温度为811 ℃,富Cu相的析出温度为734 ℃。其中C和Cr对M₂₃C₆的析出有影响,C和Nb对NbC的析出有影响,W对Laves相的析出有影响,B对各相的析出均无明显影响。     

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。     

含硫易切削钢中硫化锰的热力学计算及试验研究

通过采用Thermo-Calc热力学计算与金相显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等试验研究相结合的方法研究了含硫易切削钢中主要合金元素对硫化锰析出温度的影响、含硫易切削钢相转变过程与硫化锰的形貌、成分及分布特征。研究结果表明,随着锰与硫元素含量增加,硫化锰的析出温度升高,当锰与硫元素含量过高时,硫化锰会在钢液中形核并析出,碳与铬元素含量变化对硫化锰的析出温度几乎没有影响;含硫易切削钢升温过程中的平衡相变依次为:铁素体转变为奥氏体→M₂₃C₆溶解→奥氏体转变为高温δ铁素体→δ铁素体转变为液相→硫化锰溶解→液相;硫化锰为浅灰色,大部分沿晶界分布,只有小部分在晶内析出,其形貌主要为纺锤形、长条形及球形。     

新型难变形高温合金эк151的组织特征及平衡析出相热力学计算

利用场发射扫描电子显微镜对其铸态组织进行了观察,并通过热力学计算,对该合金中成分对平衡相析出的影响规律进行了研究。结果表明,эк151合金凝固过程中,Mo、Nb和Ti等元素在枝晶间偏析,并形成大量γ′+γ共晶相。合金主要析出相为大量的γ′相、少量的一次、二次碳化物和硼化物以及μ相。其中强化相γ′多成立方状,800℃下平衡态质量分数含量高达50%左右。当成分在规定范围波动时,对熔点影响最大的为Cr、Mo、Nb和Ti;而Al、Ti和Nb含量变化均会影响到γ′相的析出量及析出温度;Cr、Mo含量变化还会影响到二次碳化物的种类,Ti、Nb、C虽然是一次碳化物MC的主要形成元素,但是成分范围内对其析出温度影响并不明显。影响μ相析出温度和析出量的主要成分为Cr、Mo和W。     

易切削非调质38MnVS钢中硫化物析出规律热力学分析

利用Thermo-Calc热力学计算软件对易切削非调质钢38MnVS中硫化物的析出进行计算模拟,并利用SEM对铸坯中MnS析出形貌进行观察,分析其析出规律.通过热力学计算得到38MnVS钢的相平衡等值图,并研究了C、Mn、Si、S、V各元素含量的变化对MnS平衡析出规律的影响;利用Scheil-Gulliver模块模拟了38MnVS钢的凝固过程;通过对38MnVS连铸坯中硫化物三维形貌的观察,结果表明:从铸坯边缘到中心的1/2处,硫化物形貌渐变,由杆状变成片状,再到中心变成杆状、片状共存;杆状、片状硫化物均为共晶反应产物;当合金含量较高时,杆状硫化物向片状硫化物转变.     

不同V、Nb含量T91钢的热力学平衡相分析

利用Thermo-Calc软件模拟计算了原始T91钢和不同含量V、Nb的T91钢的平衡相组成。结果表明,原始T91钢随着温度的升高,平衡相M₂₃C₆和Z相的含量逐渐减少,到750 ℃时平衡相中Z相含量很低;不同V、Nb含量T91钢中,随着V含量的升高,相图有向右移动的趋势,平衡相中Z相Nb的含量升高,750℃下,当V含量高于0.20%时平衡相中不存在Z相,低于0.15%时平衡相中有Z相;Nb含量对于T91钢平衡相图和相组成影响较小。     

计算热力学在钢中非金属夹杂物研究中的应用

简要介绍了采用计算热力学方法分析钢中非金属夹杂物形成过程中涉及到的多元多相体系的热力学模拟。尝试应用Thermo-Calc软件系统对非金属夹杂物的形成热力学进行了探讨。指出,尽管Thermo-Calc软件具有较强的实用性,但为了拓宽该软件的工业应用前景,应对其中的SLAG数据库进行必要的完善。     

反应堆压力容器用低合金钢平衡相热力学计算与分析

利用Thermo-calc热力学计算软件对反应堆压力容器用508-3和508-4N低合金钢的热力学平衡相进行计算和比较.结果表明:在ASME规定的回火温度范围内,508-3钢中的平衡相主要为两种M3C型碳化物(渗碳体和ξ-碳化物),508-4N钢中的平衡相为M23 C6型碳化物.根据平衡相在α-铁和γ-铁中的析出驱动力讨论了两种钢中平衡相的析出行为.利用TEM观察实际508-3钢和508-4N钢调质态样品的微观组织,衍射斑标定析出相分别为M3C和M23C6,与热力学计算结果相符合.     

镍基耐蚀合金028平衡相的析出行为

为了给冶炼成分设计、热加工工艺和热处理制度提供理论依据,利用扫描电镜(SEM)和热力学计算软件Thermo-Calc对028合金中析出相的特征进行观察和元素含量变化对其影响进行计算分析,并给出主要元素的合理控制范围。结果表明:不同状态的028合金晶内和晶界会析出σ相,720℃时效1 000 h后会析出大量针状σ相;028合金的主要平衡相为γ、M23C6、σ和α-Cr相;碳含量的增加可以显著地提高M23C6的析出量和析出温度,碳含量应控制在0.02%(质量分数)以内;随着Cr和Mo含量的增加,σ相的析出量增多,析出温度升高,由于σ相是有害相,Cr和Mo的含量需分别控制在26.5%和3.5%以内;初始Cr和Mo含量增加,基体γ相固溶的Cr和Mo含量也增加,初始Cr和Mo含量应分别控制在26.5%~27.5%和3.0%~4.0%之间。     

Custom 450不锈钢平衡析出相的热力学计算

Custom 450是一种应用广泛的马氏体时效不锈钢,在工业生产中,冶炼方法和合金元素的批次差异会对其性能产生明显影响。通过Thermo-Calc热力学软件研究了不同温度下该钢的平衡相组成类型和含量,并结合室温力学性能测试,分析C、N、Nb含量的影响。结果表明：Custom 450试验钢的平衡相有α、γ、σ、NbNi3、FCC-Cu、M23C6、Nb（C,N）和少量的Z-CrNbN、Laves相和χ相;随时效温度升高,材料抗拉强度和屈服强度降低,伴随着析出相类型转变和总质量分数的减少;C、N含量提高,使合金中平衡析出的碳化物及碳氮化物质量分数增加,金属间化合物平衡量减少;Nb含量的提高对总的碳化物及碳氮化物质量分数影响较小,而会促进金属间化合物质量分数的提高。     

热处理工艺对含硫易切削不锈钢中硫化锰夹杂物的影响

利用光学显微镜和扫描电镜-能谱仪研究了热处理工艺对含硫易切削不锈钢中硫化锰形貌、长宽比、尺寸及数量的影响。结果表明:试验钢中硫化锰主要沿晶界呈链状或网状聚集分布;在900~1100 ℃范围内,随着温度升高,硫化锰发生熔断碎裂;在1200 ℃热处理后,硫化锰熟化长大,球形及纺锤形硫化锰增多,分布由聚集状逐渐向弥散状转变。在1100 ℃热处理1~3 h,随着时间增加,硫化锰发生熔断碎裂;热处理保温4 h时,硫化锰熟化长大,球形及纺锤形增多,硫化锰由聚集状逐渐向弥散状转变,分布趋于均匀。合适的热处理工艺可以改善含硫易切削不锈钢中硫化锰的形貌、长宽比、尺寸及数量。     

热处理工艺对含硫易切削钢中硫化锰夹杂物的影响

通过实验研究了热处理工艺对中碳含硫易切削钢YF45Mn V中硫化物形貌、数量和尺寸的影响。结果表明,1100~1250℃加热后在钢样中硫化物发生了粗化长大;在1100℃时保温2 h后硫化物发生了固溶,导致单位面积夹杂物的数量减少;随着冷却速率的增加,长条形状硫化物数量减少、纺锤状和球状硫化物数量增加;合适的高温处理工艺能够改善硫化物的形貌、数量和尺寸。     

Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温塑性变形行为

为了研究Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温力学性能,利用Gleeble-3500热模拟机对Y12Cr18Ni9Cu钢进行了不同温度的高温拉伸试验,并对断口形貌、抗拉强度以及断面收缩率进行了分析。结果表明,随着温度升高试验钢的高温抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐增加。试验钢的低温脆性区为800～900℃,未出现高温脆性区。低温脆性区的出现是由于材料在热变形过程中没有发生动态再结晶,并且由于硫化物与基体所能承受的变形能力不同,裂纹在硫化物与基体界面产生,最终导致脆性断裂。在1150～1250℃温度范围内,试验钢发生了动态再结晶并表现出良好的高温热塑性,Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的热加工温度应选择在1150～1250℃之间。     

热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响

使用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜及Phenom Partical X扫描电镜能谱仪研究了热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响。铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状形式沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物。在800~1100 ℃温度范围内,随着变形量的增加,硫化物的分布密度逐渐增加,平均面积逐渐减小。在800~1000 ℃温度范围内,随着变形量从10%增加到70%,长宽比≤3的硫化物所占比例逐渐减小,当变形温度为1100 ℃并且变形量增加到70%时,长宽比≤3的硫化物所占比例又略有增加,硫化物发生熔断或重新形核。在10%~70%变形范围内,硫化物的相对塑性升高,在30%变形量达到峰值后又逐渐降低。在800~1100 ℃温度范围内,当变形量不变时,硫化物的相对塑性随变形温度的增加而降低。高温大变形更容易得到均匀弥散细小的硫化物。     

微合金化2000 MPa热成形钢的析出相热力学计算与强韧性

通过热力学计算软件Thermo-Calc计算了2000 MPa热成形钢的平衡相图、各相的析出温度、相中的元素含量、碳化物在不同温度下的长大规律以及不同Nb、V含量对其碳化物析出温度和析出量的影响规律。选定特定成分,利用50 kg真空炉进行了熔炼,并进行热轧和冷轧,利用平板模具淬火的方式模拟热成形工艺并进行了力学性能检测和三点弯曲性能检测。利用场发射扫描电镜和EBSD对组织进行了表征。结果表明,Nb、V微合金化2000 MPa热成形钢中的碳化物主要有NbC和VC,析出温度分别在1150 ℃以上及880 ℃以上,且其析出温度分别随着Nb和V含量的升高而升高。平板模具淬火后热成形钢板的抗拉强度超过2000 MPa,伸长率超过8%,拉伸断口为韧性断口,且三点弯曲角度超过66°。SEM和EBSD的结果表明,马氏体组织由马氏体束(packet)、马氏体块(block)和马氏体板条(lath)组成,原奥氏体晶粒约为10 μm,且马氏体块的尺寸<5 μm,马氏体块内部由马氏体板条组成,马氏体板条间为不连续的小角度晶界,晶界的取向差大部分小于5°。细小的原奥氏体晶粒和马氏体块组织是微合金化2000 MPa热成形钢具有高强度、高塑韧性的主要原因。     

Experimental Investigation and Thermodynamic Calculation on Phase Precipitation of INCONEL 740

A novel nickel-based superalloy INCONEL 740 was under development for application in ultra-supercritical superheater tubers above 750℃. The precipitation behaviors of ?浊 phase and ?酌' particles of the alloy were investigated through experimental study and phase computation. Experimental results showed that ?浊 phase formed a Widmanst?覿tten pattern structure following long-term exposure at elevated temperatures and that the coarsening of ?酌' particle follows a cube rate law: 3 ∝ t. Thermodynamic calculation results showed that Al and Ti had an important effect on the precipitation behavior of ?酌' and ?浊 phases. Two suggested novel modified alloys, wherein the Al and Ti contents were modified, were designed and melted for the experimental study. The preliminary results indicated that the modified alloys exhibited higher structural stability following long-term exposure at 750℃ till 5000h.