双相不锈钢高温时效σ相析出行为研究进展

双相不锈钢高温热加工过程中,σ脆性相的快速析出将损害其力学性能和耐腐蚀性能。采取合适的热加工工艺抑制σ相的快速析出具有重要意义。简要综述了高温时效双相不锈钢析出相的特点,高温时效过程中σ相的析出机理、σ相析出动力学、σ相析出影响因素以及σ相析出对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响。化学成分、铁素体晶粒尺寸和体积分数,以及相应的热处理工艺等将影响高温条件下铁素体向σ相的分解。升高固溶温度,能在一定程度抑制高温时效过程中σ相的析出。     

900℃时效条件下超级奥氏体不锈钢904L的析出相研究

采用Factsage热力学软件计算和实验相结合的方法,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等检测技术,研究了900℃时效条件下超级奥氏体不锈钢904L热轧板的组织变化情况。结果表明:904L不锈钢在1080℃×40min固溶处理为单一奥氏体组织;900℃时效处理过程中,析出相优先在晶界上形成,随着时效时间延长,析出相数量逐渐增加,尺寸不断增大,最终在晶界上形成网状分布;TEM和EDS表征确定为富Cr、Mo和低Ni的σ析出相,形貌以条状和块状分布为主;热力学计算结果表明904L不锈钢在平衡状态下主要析出相为σ相,与实验结果吻合。     

时效处理对4A双相不锈钢σ相析出及性能的影响

对固溶处理后的4A双相不锈钢(DSS4A)进行不同温度(750~900℃)的等温时效处理,利用OM观测各个时效温度下σ相的析出行为,重点观测了σ相在850℃时效不同时间(1h、2h和4h)的析出过程,并通过SEM、EDS和TEM等检测手段对850℃、4h时效处理后的σ相析出形貌进行分析,揭示了σ相的析出特征及形成机理。最后对时效条件下4A双相不锈钢的力学性能和耐蚀性能也进行了相应研究。结果表明:σ相富Cr、Mo而贫Ni,属于四方结构,由高温铁素体分解而成;σ相析出量随时效温度的升高先增加后降低并在850℃时达到峰值,同一温度下时效时间越长,σ相析出越多;σ相使材料硬度提高,但材料抗拉强度、冲击韧性和耐腐蚀性整体呈下降趋势,其中冲击韧性对σ相析出尤为敏感。     

23Cr-14Ni高氮奥氏体不锈钢σ相析出行为EI北大核心CSCD

采用经验公式、热力学计算方法、Gleeble热/力模拟实验技术,结合光学显微镜、扫描电镜及透射电镜分析,研究了23Cr-14Ni高氮奥氏体不锈钢中σ相的析出行为。结果表明,23Cr-14Ni高氮奥氏体不锈钢中σ相可在960~1030℃析出,高于1050℃溶解。σ相析出具有异常快速的动力学特征,在经过1030℃保温1 min固溶处理后,σ相可直接从奥氏体晶界快速析出,析出先于碳氮化物相。σ相析出动力学行为及相对碳氮化物的析出次序和传统奥氏体不锈钢显著不同。铬、锰、钼元素含量较高且钼元素在晶界处偏聚提高了σ相平衡析出温度,是加速σ相析出的主要原因。     

组合时效对Cu-Ni-Si合金性能的影响

利用透射电镜和显微硬度法对Cu-Ni-Si组合时效工艺进行研究,研究表明,预时效工艺对Cu-Ni-Si合金的二次时效强化效应产生显著的影响,450℃×8h预时效工艺二次时效强化效应最为明显,强化效应产生的温度范围在300～350℃,显微硬度升高20～60HV;500℃×8h、450℃×4h预时效工艺也有一定的二次时效强化效应,在350℃二次时效,显微硬度升高10HV左右;550℃×8h预时效处理后,在任何温度下二次时效均未发现明显的时效强化效应.经分析认为Cu-Ni-Si合金二次时效强化效应产生的原因是合金经强烈的塑性变形后形成了高密度位错,当加热到较低温度时,基体残留的溶质原子与位错发生弹性交互作用,在位错处形成科垂尔气团,从而阻止位错运动,产生强化效应.组合时效可在较短的时效时间内获得更高的导电率,经预时效后冷变形的合金,溶质原子可借助密集且分布均匀的位错网络由铜基体快速传输至析出物处或析出物的形核部位完成析出过程,使铜基体得到快速的净化,从而获得较高的导电性.     

低温时效对2091合金组织和性能的影响

本文用透射电镜、示差扫描热分析和Ｉｎｓｔｒｏｎ电子拉伸机研究２０９１合金在低温（８０℃）时效过程中的析出行为、位错组态及机械性能变化。结果表明，合金在低温时效过程中，伴随着ＧＰ区和δ相的析出以及位错环和蜷线位错的形成，产生了合金低温时效强化效果。合金在８０℃时效１－２ｈ内出现明显的强化现象，随时间延长，强化效果变化不大。     

热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响

针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢,通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法,研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa,屈服强度可达1762MPa,具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织,在时效过程中,马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高,NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化,从而使强度在到达峰值后迅速下降,出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+(-70℃)冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。     

凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织的演变及耐蚀性能的影响

为探究凝固冷却速率对2507超级双相不锈钢微观组织与耐蚀性能的影响,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同凝固冷却速率2507超级双相不锈钢的微观组织演变规律,并结合Image-Pro图像分析软件与铁素体分析仪,确定了各不同凝固冷速试样组织中的各相含量,得到了凝固冷却速率对σ相析出的影响规律及σ相的...     

254SMo超级奥氏体不锈钢时效析出行为及析出相对其力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜,研究了不同时效处理温度对254SMo超级奥氏体不锈钢的析出行为以及析出相对其力学性能的影响.结果表明,254SMo奥氏体不锈钢中的χ相呈颗粒状分布,χ相的析出敏感温度为800℃;σ相呈条状分布,析出的敏感温度为900℃.χ相和σ相均为富Mo和低Ni化合物,σ相中的Mo含量高于χ相.时效温度为900℃时,实验钢中的析出相数量最多,实验钢的抗拉强度最高,为825 MPa;延伸率最低,为31％.结合试样断口分析结果表明,相比χ相,σ相对实验钢塑性的危害更大.     

核电管道不锈钢中σ相的退火消除及脆性恢复

在获得σ相析出显著恶化核电主管道铸造奥氏体不锈钢Z3CN20.09M冲击韧性的基础上,采用等温退火、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等研究了消除σ相的热处理工艺及机理。结果表明:850~1000℃等温退火一定时间,σ相可完全消除,此温度范围内发生σ→α转变,但退火温度越低,所需时间越长,反之越短。这是因为温度低,合金元素扩散速率低,相转变缓慢;而温度升高,合金元素扩散速率加快且相转变驱动力提高,σ相转变速率增加,转变时间缩短。综合考虑,950℃等温退火0.5h为最佳热处理工艺参数。经此工艺处理后,时效(含σ相)试样的力学性能得到完全恢复,σ相的脆化影响消除。     

500℃长期时效对CLAM钢显微组织的影响

采用金相显微镜、透射电镜对中国低活化马氏体钢(CLAM)在500℃长期时效过程中的显微组织变化规律进行研究。结果表明,随着时效时间的延长,金相组织和晶粒尺寸均没有发生明显变化;马氏体板条随着保温时间的延长几乎没有变化,经过1000h时效后宽度仍然保持了时效前的约400nm。析出物发生了一定程度的长大,经过1000h时效后析出物最大尺寸约为160nm。     

时效对18Cr2Ni4WA钢微观组织的影响

用透射电镜和Ｘ－射线能谱仪对经自然和人工时效的１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ钢的微观组织、析出相及其分布进行了研究。结果表明，在应力作用下，组织的回复趋于不均，沿晶界析出的脱溶物增多。回复较充分的铁素体板条中析出粗大的（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃ，局部均匀分布；回复不充分处，沿晶界还析出长杆状的（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃ和更细小的杆状Ｗ２Ｃ。时效后组织中元素Ｃ、Ｃｒ和Ｗ趋于沿晶界偏聚，其中Ｗ几乎全部以碳化物的形式存在于晶界附近。析出相（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃ的［００１］晶带轴与α铁素体的［１２１］晶带轴近似平行。晶界脆性相的增多是该材料的螺栓在服役期间变脆和在腐蚀环境下失效的内在原因。     

回归再时效中预时效温度对7050铝合金应力腐蚀性能的影响

采用硬度测试、电导率测试、慢应变速率拉伸、透射电镜和扫描电镜等方法,研究了回归再时效热处理工艺中预时效温度对7050铝合金微观组织和应力腐蚀性能的影响。结果表明:随着预时效温度升高,回归再时效后7050铝合金晶内析出相从以GP区为主转变为以η′相为主,晶界析出相逐渐粗化,晶界变得不连续分布,合金应力腐蚀敏感性降低;但晶界无沉淀析出带宽度增加,120℃时达到140nm,易导致应力集中和阳极溶解,合金抗应力腐蚀性能下降。预时效温度为80℃,即稍微欠时效时,7050铝合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6s-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为473.5MPa,伸长率为10.67%,应力腐蚀指数为0.05824。     

时效温度对Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al热轧管材组织性能的影响

通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)等手段对新型Ti5563合金热轧态管材经固溶时效和时效处理后的组织及物相含量进行了分析,比较了不同热处理后合金的力学性能,研究了时效温度对材料组织和力学性能的影响。结果表明:直接时效处理是提高Ti5563合金热轧态管材综合性能较为有效的方法;在520~660℃时效处理时,温度越低,α析出相越多,尺寸越小,分布越弥散,合金强度越大;随着温度增加,α析出相减少且尺寸变大,强化作用减弱,合金的塑性增加。     

Zn对Al-Mg-Si合金时效析出相稳定性影响的第一性原理研究

6000系Al-Mg-Si合金综合力学性能优良,具有比强度高、成型性能好、焊后表面质量高、耐腐蚀性好等特点,目前已经广泛应用于制造汽车车身板材。该系合金为可热处理强化合金,可以通过提高合金的时效响应速度,使合金在时效过程中获得尽可能大的强度提升。目前常用的措施是在合金中添加少量的Zn元素来促进时效析出,但Zn对合金时效析出相稳定性的影响却尚不明确。因此,本工作主要采用第一性原理计算的方法,计算了添加Zn的Al-Mg-Si合金中可能形成的Mg-Si相(包括Mg-Si GP区、β″相)和Mg-Zn相(包括Mg-Zn GP区、η′相)的晶格常数、形成焓。其中Mg₂Si₁Al₃、Mg₂Si₃Al₆、AlMg₄Si₆、Mg₁Si₁四种可能的Mg-Si GP区晶胞的形成焓从大到小为Mg₂Si₁Al₃、Mg_2...     

6101铝合金时效过程中析出相对电阻率的影响

采用硬度测试、原位电阻测试及TEM等手段,研究了6101铝合金在175~195℃下时效析出相对相对电阻率(Δρ%)的影响,利用修正的马蒂森定则计算了175℃时不同时效时间析出相对相对电阻率的影响,得到了影响合金力学性能和导电率的温度时间判断依据。结果表明,随着温度的升高,时效初期团簇形成的时间越短,相对电阻率越低,硬度峰值也越低;175℃时效后期,析出相的密度增加,相间距减小,析出相对相对电阻率的影响基本稳定,导电率基本稳定。借助研究结果,确定了以力学性能优先和导电率优先的时效制度175℃/680min和195℃/220min,性能测试显示选取依据合理。     

多级时效热处理对7056铝合金析出组织与耐蚀性的影响

利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试、电导率测试以及剥落腐蚀、慢应变速率拉伸应力腐蚀(SSRT)、Tafel循环极化曲线等手段研究多级时效热处理对7056铝合金析出组织及耐蚀性的影响。结果表明:过时效再时效热处理后溶质原子二次析出,晶内析出相体积分数增大,晶界析出相粗化断开,无沉淀析出带宽化。与120℃/24h相比,采用120℃/6h预时效工艺有利于晶内细小析出相回溶和粗大相长大。再时效热处理可提高过时效合金的强度和电导率,与峰时效和回归再时效相比,合金的抗拉强度损失不大,电导率明显提升。过时效再时效热处理后,合金晶界处连续阳极溶解被有效避免,抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀性能增强。     

敏化处理对2205双相不锈钢组织与力学性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)方法及力学性能测试等研究手段,研究了敏化处理对2205双相不锈钢显微组织及力学性能的影响.结果表明:850℃敏化处理.在α/γ和α/α相界析出σ,X相,并且随着敏化时间的延长,析出相含量增加;敏化处理后材料的强度有所提高,塑性明显降低,拉伸微观断口以解理平面...     

双相不锈钢高温组织相含量的测定

采用共聚焦激光扫描显微镜原位分析和淬火热处理试验两种方法并结合Mivnt显微图像分析系统对双相不锈钢高温组织中的奥氏体相含量（体积分数,下同）进行了测定。两种方法所测定的奥氏体相含量随温度的变化趋势基本一致。与热处理试验方法相比,共聚焦激光扫描显微镜原位分析方法的效率较高、测量结果较精确。根据两种分析方法测定的结果,得出了奥氏体相含量与温度的线性回归关系式。     

高温时效对Super304H钢奥氏体点阵常数的影响

利用金相显微镜、电子探针、透射电镜和X射线衍射等多种分析手段研究了不同时效温度下新型耐热钢Super304H奥氏体点阵常数的变化规律。结果表明,Super304H钢经700~1350℃一系列温度时效后,其组织均为单一的奥氏体(γ)基体+析出相,γ基体点阵常数a变化反映了析出相的析出与溶解的变化过程。Super304H钢供货状态下因绝大部分合金元素固溶于基体,γ基体点阵发生较大畸变a值较大,700℃时效后因M23C6和Nb(C,N)析出a值变小,至850℃时a值最小,超过850℃后因M23C6逐步溶解引起晶格膨胀,到1000~1050℃时a值接近供货条件时的a值。1150℃时因Nb(C,N)大量析出a值又变小,继续升温时因Nb(C,N)发生熟化元素重新固溶a值增大。