P92钢奥氏体化后的冷却方式对650℃时效组织及硬度稳定性的影响

采用扫描电镜二次电子/背散射成像模式(SEM-SE/BSE)、能谱分析(EDS)和复相分离技术(MPST)研究P92钢试样于1060℃/1h奥氏体化后以不同方式冷却(空冷/置炉门口冷:缓冷)经760℃/2h回火(空冷)后再经650℃时效后的组织及硬度的稳定性。结果表明:P92钢时效后的显微组织均为基体相与析出相(M₂₃C_6相和Laves相);奥氏体化后冷却方式对650℃时效后组织及试样硬度有明显影响:缓冷时效试样的析出总量大而硬度低,且Laves相的体积分数/颗粒粗化倾向明显较大,M₂₃C_6相体积分数较小;在650℃时效1000h和3000h期间,空/缓冷时效试样的硬度基本不变/下降;此外,650℃时效试样组织及硬度的稳定性与过冷奥氏体及马氏体的稳定性有关。因此,工业现场管道奥氏体化后应尽快散热。     

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。     

9Cr3W3Co钢高温时效脆化现象与改进方法

采用SEM进行显微组织观察,研究导致9Cr3W3Co钢时效脆化的主要因素。采用Thermo-Calc软件,计算平衡态下不同W含量(2.36%,2.63%,2.96%,3.11%,质量分数)的9Cr3W3Co钢中析出相的含量。利用TEM,SAXS和相分析等实验手段研究时效过程中的组织演变。结果表明:9Cr3W3Co钢的冲击韧度在100h时效后的迅速降低是时效过程中大量析出的富W Laves相所造成的。平衡态的Laves相含量主要由钢中的W含量决定。时效8000h后,W含量最低的钢冲击韧度最好,同时其Laves相的尺寸最小,粗化速率最低。通过降低W含量能够抑制9Cr3W3Co钢的时效脆化。     

固溶及时效热处理对K465合金组织的影响

研究了K465合金热处理后的显微组织和力学性能。结果表明,合金热处理后,枝晶干处的γ'相呈立方状、体积分数为62%,同时还析出了细小点状碳化物,铸态MC碳化物转变为M6C。高温时效热处理结果表明,合金经1 000℃/500 h和1 100℃/100 h后,析出富集W和Mo的针状和棒状二次析出相;1 000℃条件下,随着时间的延长,二次析出相的数量逐渐增多;温度的升高可促进二次相的析出。     

变质高锰钢析出相的演变及力学性能的研究

为了有效改善高锰钢的组织和性能,通过变质处理和弥散处理相结合的方法,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM),对稀土-低熔点合金变质高锰钢时效析出相进行研究.结果表明:实验用钢在460℃时效1 h时,基体上开始有球状析出相析出,随着时效时间的延长,析出相由球状向针状转变;520℃时效1 h,晶界上有少量的球状析出相,基体上析出相为细针状;580℃时效1 h,析出相为粗大的针状,且基体发生了奥氏体向珠光体转变.随着时效温度的升高,变质高锰钢时效析出相由球状转变为针状,针状析出相与球状析出相晶体结构不同,针状析出相更加趋于稳定.变质高锰钢的硬度随着析出相增多而升高,(Mn,Fe)7C3细针状析出相在冲击韧性和耐磨性起主导因素,变质高锰钢最佳时效工艺应使耐磨析出相析出,且未引起微观应变增大.本次实验用钢最佳时效工艺参数为520℃下时效1 h.     

Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响

为了解Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响,采用扫描电镜观察了合金经长期时效后的样品微观组织,并利用透射电镜分析长期时效后析出的新相.实验结果表明,质量分数为1%～4%Re的合金经热处理后,组织由γ相、γ’相和碳化物MC、M23C6组成,当Re含量达到4%时,晶内析出了针状的M23C6.经长期时效后,随Re含量增加,合金中γ'相长大速率下降,合金的组织稳定性恶化,900℃超过1 000 h时效的含4%Re合金中出现针状σ相.因此,所研究合金中Re的含量应低于4%.     

长期时效对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的组织和力学性能的影响

对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢进行拉伸和冲击实验、TEM和SEM观测并测量其XRD谱，研究了其在500℃进行0~2000 h时效处理后的组织和力学性能。结果表明：随着时效时间的增加原板条状贝氏体分成若干个包体，其平均尺寸由时效前的14 μm减小到时效2000 h后的9 μm。在0~2000 h时效过程中碳化物尺寸没有明显增大，主要析出相VC和TiC弥散分布在晶内、板条界和板条内。VC相呈椭球状，随时效时间的延长TiC相由长条状变为方形。随着时效时间的延长贝氏体板条的边界逐渐模糊，时效2000 h后板条的宽度明显增加。在长时间时效过程中20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的力学性能没有大幅度的变化而保持着较高的值，表明其可在高温下长期使用。     

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。     

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。     

钌和铼对先进单晶高温合金组织稳定性的协同影响

为研究高代单晶高温合金组织稳定性影响机制,制备含6%(质量分数,下同)Ru和4.5%Ru的两种单晶高温合金D1和D2,经完全热处理后在980℃下长期时效1000 h。观察不同尺度上的显微组织及合金元素分布,并结合热力学计算进行分析。结果表明:两种合金经完全热处理后仍有较高含量的高熔点合金元素偏析于枝晶干中,使枝晶干区域长期时效后均有较多TCP相析出;两种合金中,Ru和Re均为TCP相主要形成元素,Ru含量较高的D1合金中TCP相析出量多于Ru含量较低的D2合金;Ru和Re含量增加会使合金平均d轨道电子能级增大,增加合金TCP相析出倾向,但由于Ru可以降低Re在γ相中偏析程度,因此Ru含量增加又可以减少Re对合金组织稳定性的不良影响;在本研究中,Ru对TCP相析出的促进更为显著,因此,在980℃下长期时效1000 h后D1合金较D2合金析出更多TCP相。     

超高强度马氏体时效钢的力学行为与微观组织演化的关系

用高分辨透射电镜(HRTEM)和原子探针层析技术(APT)等手段研究了2.4 GPa级超高强度马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律及其与材料力学性能的关系。对组织观察的结果表明,马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律分为三个阶段：时效初期富Ni和富Ti团簇的形成、峰时效期金属间化合物Ni₃Ti及其界面处富Mo相的形成、过时效阶段Ni₃Ti的粗化和富Mo相过渡为Ni₃Mo。力学性能的实验结果表明,随着时效时间的延长抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,时效时间为4 h时抗拉强度达到最大值2560 MPa。断裂韧性呈现与抗拉强度相反的变化趋势,时效时间为4 h时的断裂韧性值最低,仅为20 MPa·m^1/2。根据不同时效阶段材料中析出相的演化规律,探讨了马氏体时效钢的力学行为与析出相的关系。     

原位观察不同冷却速率下GH3625合金的凝固过程

利用带有红外加热炉的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)对GH3625高温合金在不同冷却速率(30℃/min、100℃/min和200℃/min)下的凝固过程进行了动态原位观察,通过差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了凝固后的组织形态及相的析出规律。结果表明,GH3625合金的液相线温度在1 356.5℃,在凝固过程中自由表面液相分数随温度和时间的变化关系满足Avrami方程;凝固过程中主要相的析出顺序依次为γ基体相、碳化物和Laves相;在GH3625合金凝固过程中,随着冷却速率的增大,枝晶细化,枝晶间距减小,成分偏析减轻,Laves相分布更加弥散,且以析出共晶Laves相为主;凝固末期大量的Nb元素富集在枝晶间和晶界,这是形成Laves相的主要原因。     

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。     

镍含量对Co-8.8Al-9.8W合金中γ′相高温粗化的影响

为了研究镍含量对Co-Al-W高温合金中γ′强化相高温粗化的影响,采用场发射SEM观察、图像分析等方法对不同镍含量(5%、15%、25%、35%(原子分数))Co-8.8Al-9.8W基高温合金在1 000℃下经5h、10h、15h和25h时效处理后,合金中γ′相形貌的演变及粗化行为进行研究。结果表明,延长时效时间,γ′相快速长大,体积分数逐渐减小。当Ni含量为5%和15%时,时效时间为10h,γ′相基本溶解消失;当Ni含量为25%和35%时,γ′相形貌随着时效时间的延长从最初的立方状转变为不规则形状,最后趋于圆球状,γ′相尺寸也随之增加。此时,γ′相的粗化行为符合LSW粗化理论。25Ni合金的粗化速率明显高于35Ni合金的粗化速率。     

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。     

三维原子探针表征10Ni3MnCuAl钢时效过程中析出相NiAl和Cu的变化规律

本研究使用三维原子探针表征了10Ni3Mn Cu Al钢在540℃时效过程中析出相随时间的变化规律,使用透射电镜分析了Ni Al析出相的晶体结构及其在基体上的分布状态。结果表明:10Ni3Mn Cu Al钢在540℃时效过程中,Ni Al析出相由时效2 h后的近球状转变为时效100 h后的长条状,平均粒子半径由1. 13 nm长大到2. 13 nm,数量密度由1. 70×10~(22)m~(-3)降低到3. 40×10~(21)m~(-3); Cu析出相由时效2 h后的球状转变为时效100 h后的长条状,平均粒子半径由1. 04 nm长大到2. 08 nm,数量密度由6. 04×10~(21)m~(-3)降低到2. 00×10~(21)m~(-3)。两种析出相由相邻位置转变为以Cu为核心,Ni Al为外壳的壳状结构。B2结构的Ni Al相对基体的强化作用大于Cu相对基体的强化作用,Ni Al相弥散分布在马氏体板条上,并在基体的[200]方向存在超结构反射斑点。     

Li含量对Al-Mg-Si合金时效析出行为的影响

采用透射电镜研究Li含量对Al-3.0Mg-0.6Si合金时效析出行为的影响,分析不同Li含量合金在170℃人工时效过程中析出相的演化与分布.结果表明:Li元素的添加改变了Al-3.0Mg-0.6Si合金的时效析出行为.添加2.15％(质量分数,下同)Li的合金,球状的δ'-Al3Li相成为晶内优先析出相,而针状的β″-Mg2Si相在时效后期阶段才逐渐析出,并在时效192 h后形成了明显的球状δ'相加针状β″相的双相析出.而添加3.12％Li的合金在所观察的时效阶段内均未发现有β″相析出.另外,未发现含Li合金晶界位置有析出相存在,晶界附近是无沉淀析出带(δ'-PFZs)和δ'相.在时效100 h后发现添加2.15％Li的合金在δ'-PFZ区域有针状β″相析出.添加2.15％Li的合金δ'-PFZ的半宽尺寸和增长速率均大于2.68％,3.12％Li添加量的合金.     

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢析出沉淀相的非线性超声检测

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在不同时效温度处理下,其力学性能具有较大差异。针对此类问题,提出采用非线性超声检测技术对不同时效温度处理下的该不锈钢试件进行检测,通过测量不同时效温度试件的超声非线性系数β,得到了β随着时效温度升高,整体呈上升趋势。进一步,微观观察结果显示,时效处理后该钢内部微结构变化主要为沉淀相的析出与长大,且随着时效温度升高,沉淀相的析出量是不断增大的。分析认为:该钢在时效处理后沉淀相的析出量是超声非线性系数变化的主要原因,利用非线性超声检测技术可对该钢内部析出的沉淀相变化进行检测。     

316L奥氏体不锈钢中时效条件下析出相演变行为的研究

通过定量金相,SEM&EDS、TEM等实验技术分析316L奥氏体不锈钢中析出相随时效时间、温度的变化,并测定析出相的体积分数与尺寸.结合热力学计算表明:在316L奥氏体不锈钢中,经850℃时效处理后,析出相为M23C6型碳化物,且随着时效时间的延长,析出量明显增多,尺寸增大;经650℃时效处理100 h后,主要析出相类型为χ相.     

Si对9Cr型铁素体/马氏体钢析出相和力学性能的影响

研究了Si含量对9Cr型铁素体马氏体(F/M)钢析出相和力学性能的影响。结果表明：在不同Si含量的9Cr型F/M钢中析出相均为M₂₃C₆、MX和Laves相，Si能促进Laves相和M₂₃C₆型碳化物的析出。Si含量为0.9%～1.2%的这种钢其拉伸强度和延伸率略有降低，冲击性能维持稳定；Si含量为1.2%～1.8%时，Si的固溶强化和析出相的沉淀强化使钢的拉伸强度提高。但是，随着Si含量的进一步提高Laves相和M₂₃C₆型碳化物大量析出，使其冲击功显著衰退。