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。     

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。     

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。      

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。     

700℃时效对9Cr ODS钢微观组织和力学性能的影响

为探究近服役温度时效行为对ODS钢微观组织和力学性能的影响,通过SEM、TEM和拉伸性能测试等方法,研究了9Cr ODS钢在700℃时效不同时间后的碳化物(M₂₃C₆)、纳米氧化物演变和力学性能变化。结果表明：在时效初期(≤200 h),M₂₃C₆在晶界处呈条带状快速析出并聚集长大,纳米氧化物无明显变化;在时效中期(200和1000 h),M₂₃C₆和纳米氧化物稳定长大;在时效后期(2000和3000 h),M₂₃C₆达到亚微米级,纳米氧化物的平均尺寸和数密度趋于稳定,与初始态相比,其平均尺寸的增长率为19.7%,数密度的下降率为27.1%。因纳米氧化物对不断增殖位错的钉扎,在部分晶粒内出现了位错胞和回复亚晶。9Cr ODS钢的拉伸强度在时效初期快速下降。在时效中后期,虽然纳米氧化物平均尺寸增加、数密度降低,但其钉扎作用仍然显著,以及基体中不断增殖的位错使得材料的拉伸强度维持稳定,延伸率在时效1000和2000 ...     

时效时间对S30432钢组织的影响

利用扫描电镜、透射电镜研究了S30432钢在650 ℃不同时效时间处理后的微观组织演变。结果表明,未经时效的S30432钢组织为均匀奥氏体,晶内有很多未溶的大片状一次Nb（C,N）和细小的二次Nb（C,N）,M₂₃C₆型合金碳化物极少;300 h时效后组织出现明显回复过程,有少量的富铜相和M₂₃C₆型碳化物的析出;时效1000 h后,富铜相和M₂₃C₆碳化物数量急剧增加,M₂₃C₆颗粒逐渐长大并呈链状分布。随时效时间延长,孪晶逐渐消失。TEM照片显示,随着时效时间的延长,富铜相颗粒长大,并和M₂₃C₆相、孪晶一起阻碍位错运动,提高了S30432钢的高温性能。     

P91钢管道异常低硬度部位的组织和性能

对电厂运行过程中发现的P91钢主蒸汽管道的低硬度部位进行了微观组织观察、短时力学性能试验和高温持久强度试验,分析了其硬度偏低的原因。结果表明,低硬度区域P91钢组织为铁素体+析出物,位错密度较低,M₂₃C₆相在晶界处粗化聚集,同时析出新相Laves相,使得P91钢的短时力学性能和高温持久强度下降严重。     

超高合金粉末钢热处理过程中碳化物的演变对其耐蚀性能的影响

使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Image-J图像处理软件等研究了轧制态超高合金粉末钢在热处理过程中不同阶段的碳化物演变行为。结果表明：轧制态超高合金粉末钢的组织主要由铁素体、马氏体基体和M₂₃C₆、M₇C₃及MC 3种类型碳化物组成。随着热处理的进行,碳化物的平均尺寸和最大尺寸以及团聚状碳化物的数量呈现出先降低-后增加-再降低-再增加的变化趋势,碳化物的数量则表现为先降低-后增加-再降低的变化趋势;M₂₃C₆型碳化物随着热处理温度的升高其含量逐渐减少,在1000℃等温3 h后,M₂₃C₆型碳化物大部分分解回溶,在降温阶段该型碳化物再次析出;在整个热处理过程中MC型碳化物几乎没有发生变化,M₇C₃型碳化物没有发生向M₂₃C₆型碳化物的转变;随着热处理的进行,超高合金粉末钢耐蚀性表现为先升高-后降低-再升高-再降低...     

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。     

时效时间对固溶态及冷变形态钴基合金显微组织和力学性能影响

对固溶态及冷变形态的两种钴基合金L605、L605Mo进行600℃不同时间的时效处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法研究时效时间对合金显微组织与力学性能的影响,并分析了冷变形及Mo元素对时效行为的影响。结果表明：经过冷变形的合金经600℃时效后,强度、硬度提高,塑性韧性下降;而固溶态合金经时效后,力学性能变化不明显,其中,抗拉强度最高的合金为时效12 h的s25-13合金。时效初期碳化物析出及层错形成使合金强度提高,但随着时效时间的延长,冷变形形成的具有强化作用的变形带在时效过程中退化会使合金强度减小。M₆C含量随时效时间延长而不断增加,冷变形促进M₂₃C₆及M₆C析出使合金的时效强化效果更加显著。Mo能降低层错能,促进时效过程中M₂₃C₆、M₆C和层错的形成以及层错的交割,从而提高合金的强度。因此,添加Mo的合金经时效处理后强度、硬度均高于未添加Mo的合金。     

固溶处理对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢组织及碳化物的影响

利用FactSage软件中的FSstel数据库对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的相图进行计算,分析了氮元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,得到了53Cr21Mn9Ni4N耐热钢平衡凝固及冷却相变路径图,并用OM、SEM、XRD、EDS等对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶3、10、20、40和60 min后的显微组织及碳化物演变规律进行了研究。结果表明,53Cr21Mn9Ni4N耐热钢由1600 ℃平衡冷却至300 ℃的过程中完整的平衡相变路径为:液相+气体→液相→液相+δ铁素体→液相+δ铁素体+奥氏体→液相+奥氏体→奥氏体→奥氏体+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体+σ相。M₂₃C₆的析出温度随着氮含量的增加而降低,M₂(C,N)的析出物温度随着氮含量的增加而升高,M₂₃C₆会因M₂(C,N)的析出受到抑制。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的铸态组织非常不均匀,奥氏体呈树枝晶状生长,枝晶间析出大量层片状碳化物。随着固溶时间的增加,分布在枝晶间的层片状碳化物逐渐变成块状及短棒状,碳化物的数量逐渐减少,粗壮的树枝晶也逐渐变得细小。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶后的组织及碳化物均得到明显改善。     

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。     

热处理对稀土5Cr钢组织及析出相的影响

以稀土5Cr钢为对象,研究了热处理工艺(870、900、930 ℃保温50 min水淬,670、690、710 ℃保温90 min回火)对其组织及第二相析出行为的影响。结果表明,试验钢经870 ℃淬火后,组织未完全奥氏体化;随着淬火温度的升高,试验钢完全奥氏体化,原始奥氏体平均晶粒尺寸从900 ℃的13.49 μm增大到930 ℃的15.01 μm,且组织均匀性明显下降。合适的淬火温度为900 ℃。在670~710 ℃回火后,组织分布为回火屈氏体、回火屈氏体+回火索氏体、回火索氏体。回火后第二相为分布在基体上的Cr₇C₃碳化物及在界面聚集的Cr₂₃C₆碳化物。随着回火温度的升高,Cr₂₃C₆碳化物比例逐渐增加。为避免回火过程中M₂₃C₆型碳化物的聚集和粗化,合适的回火温度为690 ℃。     

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.     

低硬度P91钢管长时服役后的组织性能和安全性评价

通过显微组织观察和能谱分析、室温拉伸试验、室温冲击试验、高温短时拉伸试验、高温持久性能试验研究了低硬度P91钢管服役10⁵ h后的组织和性能,并进行安全性评价。结果表明:长时服役硬度为157 HBW的低硬度P91钢管组织为块状铁素体和大尺寸析出相M₂₃C₆,与正常硬度管相比,其常温力学性能和高温短时力学性能大幅降低,10⁵ h持久强度外推值低于标准推荐值36%,通过评估得出该机组高压导汽管低硬度直管段剩余寿命为54 075 h,机组运行存在较大安全隐患。     

深冷处理对K6509钴基合金表面性能的影响

研究了K6509钴基合金样品在-196 ℃液氮中分别深冷24 h和48 h后的表面性能变化,并与未深冷样品进行对比。通过显微组织分析、XRD成分分析、硬度分析等技术手段研究了深冷处理对钴基合金表面性能的影响,并分析了深冷处理和滚磨光整加工后表面粗糙度和形貌的变化。结果表明:钴基合金在深冷处理24 h时,有部分碳化物发生粗化,同时伴随着细小碳化物析出,深冷48 h时细小碳化物减少,碳化物粗化现象消失,显微组织变得均匀;通过XRD图谱发现,深冷过程中相组成没有发生变化,但含M₂₇C₆碳化物的共晶相和含M₇C₃碳化物的共晶相出现峰移现象,M₂₇C₆碳化物相衍射峰强度发生明显变化;延长深冷时间能够显著提高硬度,深冷48 h硬度提高了17.6%;选择合理的深冷时间与滚磨光整加工相结合能显著提高表面质量,经深冷48 h+滚磨光整处理后,表面粗糙度下降最多,R_a由1.215 μm降到0.662 μm,其表面缺陷明显减少,表面一致性好。     

14Cr-ODS钢的热时效行为

为探究氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened, ODS)钢的热稳定性,采用机械合金化和热等静压烧结的方法制备成分为Fe-14Cr-2W-0.3Ti-0.2V-0.07Ta-0.3Y₂O₃ (wt%)的14Cr-ODS钢,在700 ℃分别对其进1000、2000和3000 h时效处理,表征了ODS钢组织及第二相在热时效过程中的变化规律,同时分析了ODS钢的维氏硬度值。结果表明:M₂₃C₆相在时效过程中逐渐溶解,促进了TiC相和Y₂Ti₂O₇相的析出。烧结态ODS钢中球状的Y₂Ti₂O₇相在长时间的时效过程中逐渐转变为立方状,且Y₂Ti₂O₇相的尺寸在时效过程中未发生变化。当时效时间延长至2000 h和3000 h时,ODS钢的基体组织及第二相保持稳定,硬度结果也与该现象相对应。     

磁场对25CrMo48V超高强度钢回火组织与力学性能的影响

为研究磁场作用下热处理工艺对超高强度钢组织调控及碳化物种类、形态、尺寸和演变规律的影响,采用OM、SEM、TEM、EBSD和力学性能测试等技术手段研究了磁场作用对含有Nb、V、Ti等微合金元素的25CrMo48V超高强度钢中组织演变与力学性能的影响。试样均在1000 ℃下进行30 min奥氏体化处理,水淬之后在1 T磁场作用下,在200~600 ℃温度范围内回火1 h。结果表明,磁场的施加会抑制马氏体板条合并,促进M₂₃C₆和M₇C₃型碳化物的析出。经外加1 T磁场不同温度回火后,试样的硬度均高于未加磁场的常规回火处理试样,而其强度低于常规回火处理。     

Precipitation Behavior of σ Phase in Ultra-Supercritical Boiler Applied HR3C Heat-Resistant Steel

The precipitation kinetics of σ phase in commercial HR3C heat-resistant steel during aging at 650–800 °C was studied in the paper. Through morphology, composition and structural analyzing on the second phase in the HR3C steel, it was confi rmed that the precipitations after aging were mainly NbCrN, M_23C_6 and FeCr type σ phase. The time-dependent mass change of the three precipitated phases showed that the linearly increased σ phase after aging at 750 °C–2000 h was transformed from NbCrN phase or M_23C_6 phase. According to the calculation on the volume fraction of electrolytically dyed σ phase, the time–temperature transformation(TTT) curve for σ phase at 1 vol% in two kinds of commercial HR3C steel(different in grain size) was obtained and analyzed. The nose of the TTT curve was located at around 750 °C for the two kinds of HR3C steel, and the larger grain size HR3C steel displayed a inhibit effect on the precipitation of σ phase. The impact energy of the HR3C steel after aging at 700 °C decreased obviously with the fracture mechanism changing from ductile fracture to intergranular brittle fracture, which was considered to be related to the density of σ-brittle phase after aging.