铸造双相不锈钢CD3MWCuN凝固与析出热力学模拟

利用FactSage 8.2热力学计算软件对铸造双相不锈钢CD3MWCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及非平衡凝固偏析和相变规律分别进行研究。计算表明：平衡凝固及冷却过程的相变路径为：L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+N₂→δ+γ+N₂→δ+γ→δ+γ+Cr₂N→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu+α→γ+Cr₂     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.      

铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固及析出热力学模拟

利用Thermo-Calc(TC)热力学计算软件以及专业的TCNI10镍基数据库，针对铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固与冷却过程的相变路径以及两种材质的主要合金元素，对各自平衡体系的垂直截面相图的影响分别展开计算分析。计算结果表明：铸造镍基合金CW12MW平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+M₆C→γ+M₆C→γ+M₆C+σ→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆+μ→γ+σ+M₂₃C₆+μ，其平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ相与μ相，最大相摩尔分数分别为0.27与0.003 7,Cr、Mo及W元素主要促进σ及μ相的形成与稳定；铸造镍基合金CW6MC平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+γ′-Ni₃(Al,Ti)→γ+γ′-Ni₃(Al...     

H13钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为

研究了H13钢在电渣锭退火、锻后退火和淬回火三种状态下的析出物特征.利用碳膜萃取复型,通过透射电镜、电子衍射和能谱分析发现方形、圆形及尺寸在200 nm以下的不规则碳化析出物,并确定它们分别为V₈C₇、Cr₂₃C₆和Cr₃C₂（Cr₂VC₂）.研究了这些析出物的演变规律,并对其在液相区、固-液两相区和固相区的析出规律进行了热力学计算.根据热力学计算及电子衍射标定结果发现,Cr₂₃C₆和V₈C₇在液相区及固-液两相区均不能析出,当冷却到固相区时它们才开始析出.      

9Cr18Mo马氏体不锈钢的平衡相热力学计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对9Cr18Mo马氏体不锈钢(%:0.95～1.10C、16.0～18.0Cr、0.4～0.7Mo)平衡析出相M₂₃C₆和铁素体以及非平衡凝固进行了模拟计算分析。结果表明,凝固时9Cr18Mo钢中C、Cr、Mo和Fe偏析都比较严重;C和Cr含量对M23C6析出量以及M₂₃C₆与基体中的Cr、Fe含量有一定的影响;而Mo含量的变化仅对M₂₃C₆析出量以及M₂₃C₆所含Cr、Mo元素有所影响。     

TiC含量对激光熔覆TiC增强双相不锈钢复合涂层性能的影响

采用激光熔覆技术在40 Cr Ni Mo基材上制备了TiC增强双相不锈钢复合熔覆层,熔覆层物相主要由奥氏体、马氏体、M₇C₃型碳化物和TiC组成。其中M₇C₃型碳化物主要包括Fe₇C₃、Cr₇C₃或者(Fe、Cr)₇C₃三种,TiC按尺寸可分为熔解后析出的微米级TiC以及粗大的未熔TiC颗粒。析出的TiC颗粒为方块状,随着TiC添加量增加,呈花瓣状长大。未熔TiC颗粒与基材形成了扩散界面,具有很好的界面结合性。当加入30 wt.%TiC时,熔覆层具有最好的耐磨性,硬度可达55.26 HRC,磨损体积为2.54×10^-2 mm³,耐磨性是基材的3.37倍。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

Cr3 C2含量对Cr3 C2/Ni3 Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热等静压法制备Ni₃Al合金和Cr₃C₂含量不同的Ni₃Al基复合耐磨材料,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,系统地研究Cr₃C₂含量对材料组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中,Cr₃C₂颗粒与Ni₃Al颗粒之间发生互扩散作用,使部分Cr₃C₂颗粒转变为M₇C₃（M=Cr,Fe,Ni）结构;在特定的摩擦磨损条件下,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能显著提高,达到了Ni₃Al合金耐磨性能的4~10倍.此外,随着Ni₃Al基体中Cr₃C₂比例的增大,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料对对磨盘的切削、刮擦作用减弱,对磨盘的磨损量减少.      

表面脱碳对高氮不锈轴承钢中析出相的影响

X30N高氮不锈轴承钢在经过热处理后,材料表面会出现脱碳脱氮层,为研究C、N等局部成分变化对材料中第二相析出的影响,采用10 g/L氯化锂-40 g/L磺基水杨酸-5%(V/V)甘油甲醇溶液,通过电解萃取的方法将析出相从基体中分离,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了析出相的结构和形貌,用碳硫分析仪、定氮仪和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)研究了析出相的元素含量。研究结果表明：经过热处理后,试验钢中主要析出相的类型为M₂₃C₆和Cr₂(C,N),脱碳表面以Cr₂(C,N)为主,随着距离脱碳表面深度的增加,M₂₃C₆的衍射谱峰逐渐明显,总析出相的含量逐渐增加,在脱碳表面下0.4 mm时基本达到稳定,C元素含量较脱碳层表面增加了460%,N元素含量较脱碳层表面增加了38.9%,总析出相元素含量较脱碳层表面增加了85.2%。Cr₂(C,N)的形貌为球状颗粒,M₂₃C₆     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M₂₃C₆型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M₇C₃型和M₂₃C₆型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M₇C₃型为主,少量M₂₃C₆以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.      

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe,Cr）₂C、MoC、Cr₇C₃类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）₃C、Mo₂C和Cr₂₃C₆类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.      

新型挤压轮钢4Cr3.75MoSiV的析出相对热疲劳性能的影响

开发的新型挤压轮用钢4Cr3.75MoSiV(/%:0.39C、0.95Si、0.35Mn、3.75Cr、1.25Mo、0.99V、0.009 5N)和常用挤压轮钢4Cr5MoSiV(/%:0.42C、1.20Si、0.38Mn、5.04Cr、1.14Mo、0.85V、0.035 0N)由10 kg真空感应炉熔炼,并锻成Φ18 mm试验用棒材,然后经880℃1 h+720℃1 h球化退火,1 080℃15 min油淬,550℃2 h+530℃2 h两次回火处理。研究了两种钢主要析出碳化物形貌、尺寸,析出比例和分布以及对500次600℃-室温连续热疲劳性能的影响。结果表明,含5.04%Cr的4Cr5MoSiV常用钢的析出物中V₄C₃+VC占12%,并有26%Cr₂₃C₆析出,而开发的4Cr3.75MoSiV新型钢中有利于提高热疲劳性能的析出物V₄C₃+VC占31%,未发现Cr₃₃C₆析出物;4Cr5MoSiV钢热疲劳损伤因子3.18×10^-3,连续热疲劳试验表面裂纹比热疲劳损伤因子为1.77×10^-3的新型4Cr3.75MoSiV钢表面裂纹粗大。      

S31609奥氏体不锈钢中残留δ铁素体的腐蚀行为

摘 要: 对含残留δ铁素体的S31609奥氏体不锈钢进行650 ℃、保温2 h的敏化处理,通过金相蚀刻、电子探针和扫描开尔文探针显微镜分析并比较残留δ铁素体和奥氏体晶界处的腐蚀特征。结果表明,随着敏化过程中残留δ铁素体快速分解成稳定的σ相、二次奥氏体(γ₂)和Cr₂₃C₆,尽管奥氏体晶界和δ/γ相界处没有明显的Cr/Mo贫化区,但是析出相与邻近基体的电势差始终存在,σ相、γ₂和Cr₂₃C₆等第二相杂质或颗粒的费米能级相对于基体更低,使得电子更容易从周围基体的费米面跃出,从而使基体在电化学腐蚀中充当阳极,优先发生腐蚀。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析

为了探讨Cr₃C₂强化相提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性的机制, 本文采用热等静压技术制备了Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料, 借助纳米压痕仪对Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征, 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能, 并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明, Cr₃C₂的添加提高了复合材料基体的硬度, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的, 呈现出梯度变化, 有利于提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下, Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能.Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.