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。     

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。      

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。     

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。     

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。     

核级316H管道熔敷金属蠕变性能表征

文中通过开展核级316H管道熔敷金属在525℃不同应力下的蠕变试验,对熔敷金属蠕变后的析出相演变、蠕变损伤机理和断裂机制进行研究.结果表明,316H熔敷金属的蠕变曲线由瞬时蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段组成,其高温蠕变机制为幂律蠕变.在蠕变断裂后的熔敷金属内部发现三种析出相:在δ铁素体内部析出的具有强化作用的Laves相,在δ铁素体与奥氏体界面析出的促进空洞形核长大的σ相和链状M₂₃C₆. 在σ相和链状M₂₃C₆附近区域产生的蠕变空洞是蠕变失效的主要原因.在断口处观察到大小均匀的等轴韧窝,说明熔敷金属的断裂机制为韧性断裂.     

P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600-650℃,100-240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在Ac₃附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600—650℃,100—240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在A_C3附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

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。     

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。     

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。     

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。     

750℃时效后Inconel 740H焊接接头的显微组织及性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度仪和冲击试验等研究了IN 740H焊接接头750℃时效后的显微组织、硬度和冲击韧性。结果表明：母材和焊缝的硬度随时效时间的延长先增大后减小。焊缝的冲击韧性在时效初期快速下降,之后下降速率减缓,最终趋于稳定。时效过程中,γ′相的长大与M₂₃C₆相的析出不仅会降低γ′相的体积分数,还会导致晶界附近形成γ′贫化区。晶内颗粒状γ′相是影响IN 740H焊接接头硬度变化的关键因素。焊缝冲击韧性的快速下降主要由晶界M₂₃C₆相的析出和粗化导致。焊缝晶界γ′贫化区的形成会加速晶界裂纹的扩展,也有害于其冲击韧性。     

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...     

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。     

Fe51Mn30Cr19低活化双相多主元合金中χ相与M23C6碳化物在475 ℃回火过程中的析出行为

通过XRD、SEM、EBSD和TEM等手段研究了低活化双相多主元合金Fe₅₁Mn₃₀Cr₁₉在475 ℃回火过程中χ相与M₂₃C₆的析出行为。结果表明,试验材料在回火过程中χ相与M₂₃C₆碳化物析出行为既有相似性又存在差异性。两种析出相的相似性是χ相与其基体铁素体相和M₂₃C₆与其基体奥氏体相都满足立方-立方位向关系,且析出相与基体晶格常数比值都十分接近3∶1。两种析出相在回火过程中差异性在于χ相首先以点状析出相形式于铁素体内部产生,析出过程不存在元素偏聚,而M₂₃C₆的析出总起始于铁素体/奥氏体界面,然后逐渐向铁素体区域扩展,析出过程存在明显的铬元素偏聚。根据两种析出相晶格结构并与其母相对比,分析了两种析出相的形成机理。通过对低活化双相多主元合金析出特征的分析,能够为析出相的控制与材料性能设计提供重要的参考依据。     

时效粗、细晶Super304H钢的第二相析出行为及力学性能

采用预变形后固溶处理的方法制备了粗晶Super304H钢试样，对比研究了粗、细晶Super304H钢试样在700℃时效过程中的第二相析出行为及力学性能。结果表明：时效过程中，细小MX相与富Cu相颗粒主要分布于奥氏体晶内，奥氏体晶粒尺寸对其析出行为影响不大。粗晶Super304H钢中的M₂₃C₆相颗粒择优沿奥氏体晶界析出，长大速率大，时效1200 h后，呈连续网络状分布。随着时效时间的延长，粗、细晶Super304H钢试样的室温及高温拉伸强度先上升后下降，最终趋于稳定，断后伸长率单调下降。时效态粗晶Super304H钢试样的室温、高温拉伸力学性能，尤其是塑性，均明显小于时效态细晶Super304H钢试样。     

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.     

P92钢高温蠕变损伤分析

对650℃,100 MPa条件下蠕变1546.5 h的P92钢试样进行了组织热损伤及应变损伤观察,分析了蠕变孔洞形成机理。结果表明,分布于板条间的M23C6相的粗化不明显,保持较高的数量密度,晶界上粗大的M23C6相大部分消失,导致其体积分数明显减少。在晶界上析出密集分布的的Laves相,平均等效直径为320 nm,体积分数约为2.6%。在晶界上形成了单个分布的蠕变孔洞,蠕变孔洞的形成与晶界上析出Laves相密切相关。由于Laves相分布于晶界,其沉淀强化作用不大,使基体合金元素贫化,促进蠕变孔洞的形成而降低P92的蠕变断裂强度。要进一步提高新型马氏体热强钢蠕变性能的关键是抑制Laves相在晶界的析出。     

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 ℃。