铁素体耐热钢中碳化物对NiAl析出相及力学性能的影响

与传统碳化物强化的铁素体耐热钢不同,新型铁素体耐热钢以NiAl相强化为主,但存在室温脆性大的问题,限制了NiAl强化型铁素体耐热钢的应用。本工作通过增加NiAl强化型铁素体耐热钢中的碳含量,研究碳化物和NiAl析出相的晶界分布及其对钢的力学性能的影响。结果表明,随着碳含量的增加,碳化物的析出量增加,碳化物在晶界处由不连续的块状析出转变为连续均匀分布。碳化物的析出降低了α-Fe基体与NiAl相的错配度,NiAl析出相的尺寸减小约30 nm,面积分数略有降低,钢的硬度、强度和塑性得到提升,该研究将为新型NiAl强化铁素体耐热钢脆性改善提供理论指导。     

X20CrMoV12.1钢的组织结构和缺口疲劳强度

用扫描电镜和透射电镜观察X20CrMoV12.1耐热钢在545℃长期运行后的微观组织结构变化,研究了不同运行时间后材料的缺口疲劳强度和硬度.结果表明:经过高温长期运行后,X20CrMoV12.1钢的组织明显退化,其显微组织由原来的马氏体板条结构和弥散分布的细小碳化物逐步转变为亚晶粒和分布在晶界上的粗化球形碳化物组织;随着在高温下运行时间的增加,耐热钢的显微硬度和疲劳强度逐渐降低.其原因是基体中固溶体主要合金元素Cr,Mo,V发生贫化,固溶强化效果降低,沿晶界分布的粗化球形碳化物弱化了材料晶界强度,从而导致X20CrMoV12.1耐热钢高温服役寿命下降.     

新型热作模具钢SDH3-Mod的热稳机理研究

为了提高热作模具钢的热稳定性,在H13钢的基础上降V增Mn,设计了新型热作模具钢SDH3-Mod.通过热稳定性实验研究SDH3-Mod和H13在高温服役过程中的硬度变化趋势,结合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和透射电子显微镜探讨其高温时效动力学过程及微观组织演变.研究表明:SDH3-Mod在高温下的热稳定性优于H13.620℃热稳保温中,SDH3-Mod的基体回复被延迟,碳化物粗化被有效抑制,表现出比H13更加优异的回火抗力,这是由于SDH3-Mod的淬火温度高于H13,马氏体基体中固溶了更多的合金元素,提高了基体的分解温度,从而延迟了马氏体基体的回复;同时,Mn固溶于基体中,降低了高温下碳在铁素体基体中的扩散速率,较好地抑制了碳化物的析出和长大.     

2.25Cr-1Mo的焊接及回火脆化倾向评定

珠光体耐热钢是以Cr-Mo为主的合金钢,合金元素的质量分数一般小于10%,钢的显微组织为珠光体+铁素体或贝氏体+铁素体。珠光体耐热钢有较好的抗氧化性和高温蠕变强度,广泛用于石油化工行业中高压、高温、临氢设备的制造。珠光体耐热钢的焊接一直是压力容器生产制造过程中的重点难点。该文以2.25Cr-1Mo(12Cr2Mo1R)为例介绍一下珠光体耐热钢的焊接工艺,并对焊接接头进行回火脆化倾向评定。     

基于S35140钢的超低碳成分设计和力学性能研究

S35140钢是一种基于25Ni-20Cr的奥氏体耐热钢,为了获得高强度,通常会提高碳含量,但碳含量较高不利于高温时效稳定性和长期耐腐蚀性能.本文在S35140钢的基础上,大幅度降低碳含量,并通过调控N和Nb等微合金元素含量,以及加入Ti元素,促使析出新的强化相,弥补减少碳含量所导致的强度降低.同时引入一定量的Al元素...     

P92钢高温蠕变过程中显微组织演变研究现状及强化途径

综合国内外的研究成果,论述了P92钢在高温蠕变过程中不同的析出相对P92钢性能的影响。结果表明M23C6相在高温蠕变过程中粗化较快,会失去对P92钢马氏体晶界的钉扎强化作用;Laves相形成初期能够提高P92钢的蠕变断裂强度,但是当Laves相到一定尺寸后会降低P92钢的蠕变断裂强度;Z相的析出不但增加了蠕变孔洞出现的几率,而且会减少基体中的MX相,降低MX相的弥散强化作用,所以Z相的析出对P92钢高温蠕变性能有不良影响。同时论述了可以采用形变热处理生产工艺和控制合金元素含量等措施强化P92钢的高温蠕变性能。     

碳素双相钢强度规律的研究

本文在六种不同含碳量的普通碳钢上用亚温淬火获得铁素体加马氏体双相组织,研究了各相的性能和分布对双相钢拉伸强度的影响。试验结果表明:①碳素双相钢的强度与马氏体含量间并不呈简单线性关系;②存在着马氏体对铁素体的相硬化和铁素体对马氏体的相软化,使得两相的显微硬度都随马氏体的含量和马氏体的含碳量的增加而线性上升。文中提出,作为强化相的马氏体对强度的贡献可分为本身承载的直接作用和对铁素体加工硬化的间接作用。双相钢中两相的性能变化和组织形态都促成了混合律不能适用于双相钢。     

初生α相含量对TC18时效组织及力学性能的影响

目的 探究TC18合金中初生α相含量对时效后次生α片层形貌及力学性能的影响.方法 通过改变两相区固溶温度控制初生 α 相含量,观察固溶后合金元素分布及相同时效后合金的组织形貌,研究固溶温度对合金拉伸性能的影响.结果 固溶过程中发生元素再分配,固溶温度低,初生α相含量高,β基体中β稳定元素含量高,β基体稳定性强,抑制时效过程中次生α片层析出,时效强化效果弱.固溶温度高,β基体稳定性弱,促进时效过程中次生α片层析出,时效强化效果显著.结论 固溶温度升高,初生α相比例降低,即β基体稳定性降低,促使时效过程中大量次生α相析出,显著提高合金强度.     

Cu合金化对Cr9Mo1钢耐腐蚀及力学性能的影响

为了研究Cu元素对含Mo高Cr钢耐腐蚀性及力学性能的影响,本文通过添加Cu元素和热轧工艺,制备了含有0.2%(质量分数)Cu元素的两组不同含C量的Cr9Mo1钢.利用拉伸试验机、光学显微镜(OM)及盐雾试验箱等,对比研究了添加Cu元素前后,Cr9Mo1钢力学性能、组织形貌及耐盐雾腐蚀性能的变化.结果表明,添加Cu元素均可显著提高Cr9Mo1钢的耐腐蚀性,但对力学性能及组织形貌无显著影响.低C钢组添加Cu元素后耐腐蚀性显著提高,强度和延伸率仅略有提高;高C钢组添加Cu元素后耐腐蚀性显著提高,强度略有提高,延伸率有所降低.热轧后的低C钢组的基体组织为混晶铁素体,高C钢组的基体为马氏体组织和少量δ铁素体.C含量的多少主要影响钢的力学性能,对耐腐蚀性的影响无显著差异.相较于含C量低的Cr9Mo1钢,含C量高的Cr9Mo1钢强度较高、塑性较差,但耐腐蚀性基本相同.     

γ′相对高钨镍基高温合金拉伸和持久变形行为的影响

对K416B高钨高温合金进行固溶和时效处理以调整其中γ?相的形貌使其具有两种尺寸,研究了铸态和热处理态合金的拉伸和持久变形行为。结果表明,铸态K416B合金中的γ?相在基体中分布均匀,其平均尺寸为200 nm,能有效阻碍位错在基体中运动从而使其屈服强度提高。在热处理态的K416B合金中析出了两种γ?相,其尺寸分别为1μm和100 nm。在热处理态K416B合金的室温拉伸过程中全位错剪切大尺寸初生γ?相和以Orowan机制绕过小尺寸二次γ?,使其屈服强度降低。在高温下二次γ?相更容易粗化而使γ基体的宽度增大,促进位错剪切γ?相而使持久应变速率提高。同时,在持久变形过程中纳米级W6C颗粒在γ-γ?相界面弥散析出消耗大量W元素降低γ-γ?两相的错配度,使合金的强化水平下降而导致其持久寿命大幅度降低。     

K4104镍基高温合金Al-Si涂层高温氧化过程中的元素扩散分析

采用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层。依据GB/T13303-91《钢的抗氧化性能测定方法》标准,采用静态增重法对有涂层试样和无涂层试样进行了1000℃×200h抗高温氧化性能试验,并绘制了氧化动力学曲线。用带能谱扫描电镜对氧化膜的表面形貌和截面组织进行分析,研究有无涂层试样在高温氧化过程中的元素扩散。结果表明:Al-Si涂层和基体合金之间在高温氧化过程中的互扩散形成了厚度为120~140um的渗层。随着氧化时间的延长,外层铝含量逐渐降低,但仍能保持稳定的β-NiAl相。Si在扩散作用下形成内高外低的分布形式,形成的Cr3Si和富Si的M6C相有利于阻止涂层和基体元素之间的互扩散,降低化合物层的形成速度,体现了Al-Si涂层良好的抗高温氧化能力。     

国产T92钢高温持久过程中的显微组织演变

对某国产T92钢进行了620,650,700℃三个温度下不同时间的高温持久试验和显微组织观察试验。结果表明:在620,650℃时,随着持久试验时间的延长,T92钢基体显微组织仍保持板条状马氏体形貌特征,碳化物析出数量不断增加,尺寸也有所长大,且持久试验达到一定时间后晶界会产生微孔洞;在700℃长时间高温持久试验后,T92钢基体显微组织板条状马氏体形貌特征消失,且晶界碳化物粗化严重。     

Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响

对比了Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢与Cr含量为5%的传统H13钢性能的差异,利用SEM、TEM、XRD进行微观组织与相组成分析,研究了Cr对H13钢组织性能的影响。结果表明,Cr含量的降低明显提高了H13钢的回火稳定性与高温强度,其原因主要与回火组织中马氏体的回复程度及二次析出碳化物的种类有关。传统H13钢在650℃回火时,马氏体基本回复完全,基体强度明显下降,并在原马氏体板条界和晶界上析出了较多的尺寸为120nm左右的近球形Cr7C3和M6C型碳化物,第二相强化效果降低;而Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢在650℃回火后,基体依然为板条马氏体,板条内保持较高的位错密度,同时板条内析出的大量细小弥散的短棒状VC,在起到弥散强化作用的同时还钉扎位错,推迟了马氏体的回复,从而提高了高温性能。     

马氏体含量对双相钢力学性能的影响

在Ｅｓｈｅｌｂｙ等效夹杂的基础上，建立了双相钢在单向应力作用下的自洽模型，通过该模型对双相钢的弹塑性变形进行了数值模拟，拟合的结果与试验数据十分吻合。模型分析表明，对于马氏体，铁素体双相钢，随着马氏体含量的增加，存在着三种不同的破坏形式，其强度受三种不同的因素影响：在马氏含量奶小时，双相钢的强度由铁素体控制；在马氏体含量很高时，双相钢的强度由马氏体控制；马氏体含量中等时，双相钢的强度由马氏体，铁素     

一种新型高强度钢—低含金TRIP钢

前言 在目前大量研究与应用的固溶强化、弥散析出强化,加工强化及组织强化等几种类型的高强度钢中,双相钢的强度高,同时塑性也较好,双相钢的强度取决于马氏体的数量与形态,如果双相钢的强度极限(σ_0)800MPa,马氏体的含量大约30％以上,此时钢的塑性较差,以冷轧薄钢板为例,当σ_b=80OMPa时,拉伸延伸率δ大约20％,当σ_b=1000MPa时,δ则只有15％。为了发展强度极限在800MPa上,而塑性也较好的钢种,国外近几年研制一种含有较多残留奥氏体的新型高强度钢—低含金TRIP钢。 在钢的Ms—Md温度范围内,应变诱发马氏体相变,此时钢呈现较高塑性,称为相变诱导塑性(Transformationinduced plasticity)。V.F.Zackay教授首先利用此效应研制高强度、高塑性的合金并命名为TRIP钢,但由于合金元素含量高,外理工艺复杂,一直没有工业应用。残留奥氏体也具有TRIP效应,也可利用残留奥氏体的TRIP效应发展高强度、高塑性钢。为了与V.F.Zackay等人研究的高合金化的TRIP钢相区别,我们称此种含有残留奥氏体高强度低合金钢为低合金TRIP钢。该钢目前主要     

固溶处理冷却速度对1420合金性能的影响

研究了固溶处理冷却速度对1420合金抗拉伸性能及抗蚀性能的影响.固溶处理采用4种不同的介质冷却,时效后在拉伸试验机上测试试样的强度和塑性,利用恒电位仪测试试样的阳极极化曲线,评价其抗电化学腐蚀的能力,利用电子显微镜分析合金的显微组织.研究表明:降低固溶冷却速度可提高合金的抗电化学腐蚀性能,合金基体中析出的δ′相数量减少,尺寸增大;固溶处理时采用油冷介质冷却可以获得最佳的拉伸性能.     

Ni3Al基高温合金不同温度下变形组织的透射电镜观察

本文利用透射电镜对Ni_3Al基高温合金的初始状态、室温和870℃下瞬时拉伸和1100℃持久蠕变试样的微观组织及位错组态进行了观察。结果表明:合金在γ/γ′界面上存在大量网络化的错配位错,这些位错在变形时对基体γ′中的位错运动起强烈的阻碍作用;在1100℃持久蠕变过程中合金组织发生显著变化,γ相聚集回溶成高位错密度的胞状组织,对合金仍起强化作用。γ相是合金的强化相。     

Al、Si元素含量对高温低膨胀合金组织及性能的影响

研究了Al、Si元素微调对Incoloy909合金组织及性能的影响。结果表明：Si元素含量的提高，有利于合金中Laves相及ε相的析出，使得合金中晶粒分布更加细小均匀，提高了合金高温持久寿命。Al元素含量的提升，使得合金在双时效热处理后，析出更多γ′强化相，提升了合金的强硬度。Al、Si元素的微调对合金平均线膨胀系数影响不大，固溶+双时效热处理后合金内部位错密度降低，γ′强化相弥散析出，组织更加稳定，平均线膨胀系数有所降低。     

高温热处理对带热障涂层DD6单晶高温合金互扩散行为及持久断裂特征的影响

采用电子束物理气相沉积方法在DD6单晶高温合金基体上制备了热障涂层,带涂层试样首先在1100℃空气气氛中分别进行了50h和100h热处理,然后在980℃/250MPa条件下进行持久实验,研究了持久断裂后合金与黏结层界面的互扩散行为、组织形貌以及断裂特征。结果表明:经过1100℃热处理,合金与黏结层之间的元素发生了互扩散,合金基体中Cr含量增加,而Re,Nb,Mo,Ta等元素向黏结层扩散;随热处理时间的增加,析出的不稳定相数量增多,持久断裂试样γ′相粗化程度增加;1100℃热处理带热障涂层持久断口为韧窝断口,与合金标准试样断口特征类似。     

高强钢焊接接头显微组织的研究进展

综述了热输入、合金元素、冷却速率和应变速率对高强钢焊接接头显微组织的影响和高温共聚焦显微镜原位观察高强钢显微组织的最新研究进展,总结了高强钢焊接接头粗晶热影响区显微组织的转变机理。结果表明:通过延长冷却时间、减少热输入量、控制合金元素的含量和采用预处理提高应变速率等方法,可以调控高强钢焊接接头显微组织中马氏体、粒状贝氏体和针状铁素体的含量达到最佳比例,从而优化高强钢焊接接头的力学性能。通过高温共聚焦显微镜可以观察到高强钢相变的动态过程,从而得出高强钢的相变原理,为高强钢焊接工艺的制定提供指导。