C含量对690合金M23C6相析出行为的影响

摘要：为了研究0.011%～0033%范围内C质量分数对690合金M23C6相析出行为的影响规律,采用SEM、TEM、物理化学相分析和热力学计算等手段,考察了不同C含量与M23C6相析出数量及析出位置关系。结果表明,随着C含量增加,M23C6析出相质量分数增加、完全固溶温度提高,前者与C质量分数呈线性关系变化,后者则符合抛物线关系。C含量升高,M23C6相的吉布斯自由能下降,从基体中析出M23C6相这一固态相变过程的驱动力增大,在相同的保温时间下,促进M23C6相在更多位置上的析出及其析出形貌的显著变化。对于较高C含量的690合金,除在晶界和孪晶端部外,还可在孪晶内部观察到M23C6相析出现象,其析出相颗粒发生粗化的同时,相质量分数也逐渐增加。     

Inconel 690镍基合金平衡相的热力学计算和实验分析

采用Thermo-Calc软件研究了经1 t真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼的典型Inconel 690镍基合金(%:0.015C、29.42Cr、9.10Fe、0.26Ti、0.16Al)的平衡相析出规律,以及合金成分对M23C6相析出行为的影响。通过扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和X-射线能谱法对固溶和敏化处理的Inconel 690合金的组织进行了实验分析。结果表明,Inconel 690镍基合金平衡态析出相主要为M23C6和M(CN);当固溶温度≥1000℃时,M23C6完全溶解。计算结果指出,合金中碳含量对M23C6析出量的影响最大。     

脱敏时间对690合金晶界贫铬区演变及晶间腐蚀倾向的影响

通过TEM、相分析及EPR的方法,研究了脱敏时间对690合金相析出规律、贫铬区演变及晶间腐蚀倾向的影响。结果表明,在700℃脱敏0.5~20 h,M23C6析出优先顺序为晶界、孪晶端部、位错缠结处,随着脱敏时间的增加,690合金的M23C6析出量增加,其贫铬区的最低铬含量显著提高,晶间腐蚀倾向明显降低,其700℃最佳脱敏时间为10~20 h。     

Inconel 690合金TT处理后的析出相

 用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和相分析研究了3种不同钛含量的Inconel 690合金经不同固溶温度+715 ℃×15 h,TT处理后的析出相。结果表明：合金经TT处理后,均有M23C6析出,并含有一定量的Ti(C,N);钛含量为110%的合金中有γ′相析出,γ′相在晶内弥散分布;M23C6大多在晶界上析出,而且在孪晶界和晶内位错线处也均有析出,M23C6与界面一侧基体保持立方 立方的平行位向关系;钛含量增加,析出的M23C6尺寸变小,间距增大,晶界附近的铬含量明显提高,有利于改善合金的耐腐蚀性能。     

C含量对690合金M_(23)C_6相析出行为的影响

为了研究0.011%～0.033%范围内C质量分数对690合金M_(23)C_6相析出行为的影响规律,采用SEM、TEM、物理化学相分析和热力学计算等手段,考察了不同C含量与M_(23)C_6相析出数量及析出位置关系。结果表明,随着C含量增加,M_(23)C_6析出相质量分数增加、完全固溶温度提高,前者与C质量分数呈线性关系变化,后者则符合抛物线关系。C含量升高,M_(23)C_6相的吉布斯自由能下降,从基体中析出M_(23)C_6相这一固态相变过程的驱动力增大,在相同的保温时间下,促进M_(23)C_6相在更多位置上的析出及其析出形貌的显著变化。对于较高C含量的690合金,除在晶界和孪晶端部外,还可在孪晶内部观察到M_(23)C_6相析出现象,其析出相颗粒发生粗化的同时,相质量分数也逐渐增加。     

碳含量对注射成形HK30不锈钢显微组织与力学性能的影响

针对实际生产中注射成形HK30不锈钢碳含量较高导致其性能下降的问题,本研究在喂料中添加石墨来改变注射成形HK30奥氏体不锈钢的碳含量,研究碳含量(质量分数,下同)对HK30不锈钢显微组织与力学性能的影响。结果表明,随碳含量从0.02%增加至0.49%,HK30奥氏体不锈钢的氧含量降低,材料的孔隙减少,相对密度、硬度和抗拉强度都提高;随碳含量增加,不锈钢晶界处逐渐析出M23C6型碳化物,少量晶界碳化物的析出能强化晶界,使材料硬度与强度都显著提高,但碳含量从0.18%增加至0.49%,烧结阶段液相量大幅度增加,材料出现过烧,并且晶界碳化物异常长大,达到3~5μm,材料的伸长率显著减小到26%。当碳含量控制在0.18%时材料性能最优,硬度(HV)达到162.81,相对密度为96.4%,抗拉强度和伸长率分别为589.96 MPa和45.7%。     

长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响

 研究了长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响。结果表明,长期时效后低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金存在3种析出相：M6C型初生碳化物相、二次M23C6型碳化物相和μ相;其中M6C型初生碳化物相存在于供应态和时效态。因为合金含碳量低,所以合金在750℃时效超过200h和在900℃时效超过100h时,就析出μ相。合金在750℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值不断增加;而合金在900℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值首先增加至最大值,随后合金硬度值随着时效时间的延长而降低;这是因为二次M23C6型碳化物析出形态在时效过程中发生了变化。合金时效前后的室温拉伸性能数据证实微量μ相对合金室温拉伸影响很小。     

碳强化型超低碳钢组织性能及强化机理

为了探索碳含量对超低碳钢力学性能的影响,在实验室冶炼了3种碳质量分数分别为0.002%、0.005%、0.008%的超低碳钢,将其轧制成热轧板,并分析碳含量和热轧卷取温度对钢板的力学性能、显微组织和第二相析出的影响。结果表明,随着碳质量分数由0.002%增加至0.008%,钢的屈服强度、抗拉强度明显增加,断后伸长率降低;随着碳含量的升高,580℃卷取时的强度变化比730℃卷取时的更显著。试验钢晶粒尺寸由碳质量分数为0.002%、卷取温度为730℃时的22μm减小至碳质量分数为0.008%、卷取温度为580℃时的11μm,第二相TiC粒子平均尺寸半径由碳质量分数为0.002%、卷取温度为730℃的35 nm减小至碳质量分数为0.008%、卷取温度为580℃时的10 nm。在碳质量分数为0.008%、卷取温度为730℃时,钢板的屈服强度达到230 MPa以上,计算得出其细晶强化值为64.5 MPa、析出强化值为56.8 MPa。工业生产数据显示,碳质量分数为0.008%时,超低碳钢的力学性能水平可满足高强IF钢的标准要求。     

固溶处理对690镍基合金组织和力学性能的影响

研究了1050～1150℃固溶处理对20 kg真空感应炉熔炼的690镍基合金(%:0.020C、29.93Cr、9.82Fe、0.19Al、0.25 Ti、0.023Nb、0.012Mo、0.004 2N)1.0mm冷轧板的组织和力学性能的影响。结果表明,当固溶温度从1050℃提高至1100℃,平均晶粒尺寸呈线性增长,从12μm提高到29μm,超过1100℃时晶粒尺寸快速增长,1150℃时平均晶粒尺寸达58μm;1090℃以上固溶处理时,合金中富铬碳化物完全溶解;690镍基合金主要强化机制为细晶强化,随固溶温度升高,合金室温抗拉和屈服强度分别从780 MPa和400 MPa降至662.5 MPa和250MPa,伸长率由40%提高至51.75%。     

新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

摘要：对500℃/950MPa条件下经845-8 h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析,并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明,蠕变断裂后,基体中呈链状分布的M6C相显著粗化,平均等效直径达到3.0μm,体积分数达到3.85%;马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相,尺寸在10～25nm之间,面积比达20%;蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生,其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关;并且与高密度Laves相的析出有关;因此,控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。     

Effect of Adding Nitrogen on Microstructure and Property of Vanadium Microalloyed Reinforcing Bar Steel

Worldwideattentionhasbeenpaidtomicroal loyedsteelwhichhasbeendevelopedrapidly .Manyadvantagesofmicroalloyedsteelhavebeenrecog nizeddeeply .Firstly ,themicroalloyedsteelhashighstrengthand goodcomprehensiveproperties .Sec ondly ,highprofitscanbegainedduetolowerpro ductionandapplicationcost .Themicroalloyingele mentsareaddedtomicroalloysteelsforgrainrefin ingandprecipitationstrengthening[1] .　　Theabilityofsecondphaseparticlestomaintainfinegrainsizesathightemperaturebypinningmi gratingboundarie…     

氧化物弥散强化钢的强化机理

采用粉末冶金法制备出成分为Fe-12.5Cr-2.5W-0.4Ti-0.02V-0.4Y₂O₃(12Cr-ODS,质量分数,%)的铁素体钢.通过电镜观察及力学性能测试等手段研究了12Cr-ODS铁素体钢的组织与性能,并定量计算了不同强化机制对合金屈服强度的贡献.电镜观察发现12Cr-ODS钢为等轴的铁素体组织,平均晶粒尺寸为1.5μm,不同尺寸氧化物在基体中均匀分布.力学性能测试结果表明12Cr-ODS钢具有优异的室温拉伸性能,屈服强度达到738 MPa.合金主要强化机制为氧化物弥散强化、氧化物弥散强化钢加工强化、热错配位错强化和晶界强化机制,各种强化机制计算得到的理论屈服强度为750 MPa,与实测值吻合较好.     

The Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Plain C‐Mn Steels

An ultrafine microstructure was produced in plain C‐Mn steels with different carbon contents (0.15 ‐ 0.3 mass% C) by heavy warm deformation. The rolling was simulated by the plane strain compression test with a simulated post rolling coiling. The final microstructure consists of an ultrafine grained ferrite matrix with the average grain size of 1.1 ‐ 1.4 μm and spheroidized cementite particles of two different size groups. The fraction of high‐angle grain boundaries maintained in the range of 60% to 65%. With the increase of C content from 0.15 mass% to 0.3 mass% the strength increases by about 100 MPa, while the total elongation of 23% hardly changes. The (specific) upper shelf energy decreases from 320 J/cm² to 236 J/cm² but a rather low ductile‐to‐brittle transition temperature (DBTT) of about 206 K does not rise with increasing C content. The ultrafine steel with higher C content (0.3 mass%) exhibits a superior strength‐toughness combination.     

高氮不锈轴承钢碳化物分布与高温断裂机制

 通过高温拉伸试验研究高氮不锈轴承钢高温断裂行为,探究了170 ℃和470 ℃回火态钢中碳化物分布特征,分析了高温拉伸断裂及组织演变和碳化物分布规律。研究发现,回火温度从170 ℃升高至470 ℃,高氮钢中大于0.8 μm的碳化物明显增加,高氮钢中M₂₃C₆强化增量提高了2.59 MPa,固溶强化增量下降了118.82 MPa,470 ℃回火态钢的室温抗拉强度降低、拉伸断口表现为准解理和少量撕裂韧窝;拉伸温度升高至300 ℃,试样断口表现为等轴型韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.8~3.6 μm和5.5~6.7 μm;450 ℃拉伸断口表现为塑孔韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.7~3.4 μm和5.8~6.4 μm。拉伸温度从300 ℃提高至450 ℃,钢的固溶强化和位错强化作用减弱,金属原子间结合能下降,碳化物与基体不连续应力分布加剧变形不协调性,碳化物承担较高应力而发生断裂。单纯热作用下钢中0.5~0.8 μm尺寸碳化物数量比例增加;在热力耦合作用下,钢中应力所导致的位错增殖为碳元素扩散提供通道,钢中碳化物在晶界和位错线上形核析出0.2~0.8 μm碳化物。裂纹沿着与拉伸方向45°角的最大剪力方向快速扩展而断裂,最终形成锯齿状的断口,小尺寸碳化物增多阻碍位错滑移导致塑性降低;钢中大尺寸碳化物不均匀分布在碳化物间形成大变形塑孔而增加钢的塑性。     

高强度低合金耐磨钢NM400的强韧化机制

采用控轧控冷工艺生产的高强度低合金耐磨钢NM400,具有高强度、高硬度和较高的韧性,其屈服强度为1 170MPa,抗拉强度为1 369MPa,平均硬度为403HB,伸长率为23%,-20℃冲击功为47J。光学显微镜观察发现,NM400的组织为回火马氏体,淬透性良好;透射电镜下观察发现,钢中存在大量纳米尺寸级析出物,能谱分析表明,析出物为Ti,Nb的碳氮化物。分析结果表明,耐磨钢NM400的强化机制主要为位错强化、细晶强化和析出强化;细晶强化是韧性提高的主要原因。     

钒氮含量对厚规格耐候钢力学性能的影响

摘要：采用拉伸试验机、光学显微镜、透射电镜分析了不同V、N含量对20mm厚规格耐候钢力学性能的影响规律。结果表明,V质量分数为0.04%~0.11%范围内钒氮耐候钢力学性能随着V含量的增加呈线性变化。V质量分数每增加0.01%,强度增加约14MPa、伸长率降低约0.3%;N质量分数在60×10-6~270×10-6范围内,w(V)∶w(N)=4~5时,可获得屈服强度600MPa以上、抗拉强度700MPa以上良好的强化效果,对应的铁素体晶粒尺寸约10μm。增加V、N含量有效促进更多V(C,N)的析出,在奥氏体相变过程中作为铁素体形核核心,进一步细化了铁素体晶粒。但铁素体晶粒随N含量增加并非持续细化,当形核质点数量达到饱和时,细晶强化作用将趋于峰值不再增加。同样随着V含量的增加,剩余部分的V在铁素体中析出,沉淀强化占主要作用。     

奥氏体化温度对51CrV4钢组织及疲劳性能的影响北大核心CSCD

利用拉-拉疲劳试验方法对比研究了51CrV4钢不同奥氏体化温度下试样的疲劳性能,并采用扫描电镜(SEM)对其微观组织变化和疲劳断口进行了分析。结果表明,当奥氏体化温度由850℃升高至900℃后,疲劳强度由840 MPa增加到883 MPa,疲劳断口表面二次裂纹数量增多,且主裂纹扩展路径更曲折,裂纹扩展速率降低。且随着奥氏体化温度的升高,组织中合金渗碳体得到细化,部分碳和合金元素从大尺寸合金渗碳体中回溶到基体中,增加了固溶强化,强度和硬度分别增加约32 MPa和20HV。通过分析发现,合金渗碳体细化及碳和合金元素的回溶是疲劳性能改善的主要因素。     

Effect of equal channel angular pressing on structure and mechanical properties of a low carbon steel

Experiments were conducted on a plain low carbon steel with an initial grain size of ~ 30μm to investigate the changes of microstructure and mechanical properties by repetitive equal channel angular pressings. Under the pressing conditions of giving a strain of ~ 1 and rotating samples 180° between each pass, the yield strength significantly increases from 310 to 750 MPa after single pass, and it reaches 1050 MPa after 12 passes. The increment of yield strength gradually decreases as the number of passes increases. The examination of microstructure by transmission electron microscopy shows that ferrite consists of parallel bands of elongated subgrains having a width of 0.3 μm and a length of 2 μm after a single pass. The subgrains are further divided by boundaries with low angle misorientation on subsequent passages. Low angle boundaries turn to high angle boundaries without noticeable grain refinement as the number of pass increases. In addition, lamellar cementites in pearlite are broken up into fragments within a pearlite colony. Analyses of structural and mechanical changes in a plain low carbon steel by equal channel angular pressing indicate that the strength enhancement is mainly due to the grain refinement of ferrite.     

铌微合金化极低屈服点钢的组织与性能

 通过超低碳加铌的成分设计和轧后软化热处理工艺成功制备出100 MPa级极低屈服点钢，研究了其组织与性能，并阐述了其软化机理。结果表明，软化热处理前后，试验钢组织均为单一的多边形铁素体，铁素体晶粒和Nb（C，N）析出相随软化热处理温度升高而粗化。特别地，950 ℃软化热处理时重新奥氏体化后的相变铁素体晶粒尺寸超过90 μm。固溶和沉淀强化增量之和与屈服强度随软化热处理温度的变化曲线有很好的对应关系，屈服强度随软化热处理温度升高整体呈降低趋势，主要原因是沉淀强化和细晶强化增量减小，但碳、氮原子重新回溶引起屈服强度回升。试验钢经850 ℃软化热处理获得最佳综合力学性能，950 ℃软化热处理后的强塑性很好，但因晶粒粗大导致韧性极低。