钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx组织和性能的影响

研究了钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx(x=1,2,3)显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Cr29Mn12Ni2N0.6Wx不锈钢固溶处理后具有典型的铁素体+奥氏体双相组织,铁素体含量在45%~60%范围内;随着钨含量的增加,合金中σ相的析出倾向增强,铁素体含量增加,合金的耐腐蚀性能降低,屈服强度和抗拉强度升高;经1 050℃固溶处理30 min后,该系列双相不锈钢中不再有σ相析出,其屈服强度大于650 MPa,抗拉强度大于900 MPa,断后伸长率大于30%,作为高强度资源节约型超级双相不锈钢具有潜在应用前景。     

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。     

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。     

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。     

固溶处理对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

利用箱式电阻炉、金相显微镜、电化学工作站等设备研究固溶处理温度对2205不锈钢在不同介质中显微组织和耐蚀性的影响。结果表明,随着固溶温度升高,奥氏体含量不断减少,铁素体含量不断增多;在p H值不同的溶液中,双相不锈钢的耐蚀性能有一定差异:酸性溶液中,在1 050℃左右进行固溶处理,此时的双相不锈钢奥氏体与铁素体含量比接近1∶1,耐酸性能较好,而在碱性溶液中,1 100℃固溶处理时的腐蚀速度较小,耐蚀性能较好;1 100℃固溶处理的双相不锈钢在含氯离子的环境中虽无明显钝化区,但腐蚀速率较小,具有一定耐点蚀性能。     

Mo含量对00Cr12Ni9Mo(x)Cu2Ti马氏体时效不锈钢组织和性能的影响

采用真空感应炉熔炼了4种不同Mo含量的00Cr12Ni9Mo(x)Cu2Ti马氏体时效不锈钢,研究了Mo含量对合金的完全固溶温度,以及随后的冷加工和时效处理工艺对合金的组织与性能的影响。金相观察发现在950℃～1100℃之间固溶时,晶粒随温度升高而增大;当Mo含量达到3.3%时,合金在1000℃以下固溶会有δ-铁素体析出。硬度分析发现,固溶温度对固溶态硬度几乎没有影响;增加Mo含量能提高马氏体时效不锈钢的峰值硬度以及抗过时效温度。耐腐蚀后的试验显示,1%的Mo含量即可有效提高合金的耐腐蚀性,时效4h对耐蚀性影响不大,当延长时效时间至400h,合金的耐腐蚀性严重受损。     

UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织演变

焊接是双相不锈钢推广应用不可或缺的加工制造环节,但是目前对双相不锈钢多层多道焊接过程中热影响区的微观组织演变行为仍不清晰。以Gleeble3500热模拟试验机为平台,采用热力学方法和先进的组织表征技术,研究了高温铁素体化以及随后的再加热过程对UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织的影响规律。结果表明,热影响区经铁素体化后,铁素体和奥氏体不再以条带状交替存在,而是转变为粗大、等轴状的亚稳态铁素体和不同类型的一次奥氏体(γ₁),并且奥氏体含量显著降低。同时,在铁素体晶粒内、铁素体与铁素体晶粒边界以及铁素体与奥氏体相界处析出大量的Cr₂N。此外,后续焊道的再加热过程以及再加热温度对热影响区的微观组织特征具有显著影响。随着再加热温度从900℃升高至1 200℃,奥氏体含量逐渐增加,但Cr₂N的析出倾向明显降低。二次奥氏体(γ₂)更易于在1 000℃再加热时析出,并且与Cr₂N呈现协助析出行为。     

时效温度对0Cr17Ni4Cu4Nb钢组织及力学性能的影响

以0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢为研究对象,分析了不同时效温度对其显微组织和力学性能的影响,并对试样断口特征进行了观察分析。结果表明:随着时效温度的升高(480~550℃),材料的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2呈逐渐下降的趋势,而材料的断面收缩率Ψ和伸长率δ5呈逐渐上升的趋势;材料的冲击韧性aku受时效温度的影响比较明显,呈逐渐上升的趋势,其中在550℃时aku达到213.4(J·cm-2)。同时由断口观察分析结果显示,时效温度为550℃时拉伸断口的放射区最小,其塑性最好;冲击断口塑性变形最为明显,纤维区和剪切唇区所占的比例最大。0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢随着时效温度的升高,淬火马氏体基体开始回复、再结晶,逆转变奥氏体开始生成并长大,导致材料中的残余奥氏体含量增加,而残余奥氏体的存在有利于0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢保持良好的塑性和韧性。     

微观组织对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能的影响

采用化学浸泡法和模拟闭塞电池方法研究了固溶+时效和固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能,并与18-8型奥氏体不锈钢(316L)耐点蚀性能进行了对比。结果表明,0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢组织内富Cu析出相促进了点蚀坑萌生,而点蚀坑发展则与组织形貌有关。固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相多而大,其萌生的点蚀坑密度较高,但由于马氏体板条较细,其点蚀坑尺寸和深度较小;固溶+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相少而小,萌生的点蚀坑密度较低,但粗大的板条马氏体组织导致点蚀坑尺寸和深度较大。与18-8型奥氏体不锈钢耐点蚀性能对比表明,通过对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢进行合理的热处理,其耐点蚀性能可与18-8型奥氏体不锈钢相当。     

Mn对22%Cr双相不锈钢700℃时效σ相及韧性的影响

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)结合析出动力学和冲击实验,研究了不同Mn含量(4.3%,6.9%,9.7%,质量分数,下同)对22%Cr节镍型双相不锈钢700℃时效析出相形成和韧性的影响。结果表明:随Mn含量由4.3%增加至9.7%,时效76h,析出形貌分别为铁素体/奥氏体(δ/γ)界面细小σ相颗粒析出和铁素体晶内σ相/二次奥氏体(γ_2)共析组织。Mn含量增加使Avrami指数n减小,反应常数B增大,Mn元素参与并促进σ相析出,σ相开始析出和完全析出时间均提前,开始析出与完全析出的时间间隔增大,析出速率降低。时效过程中δ相分解量低于1%(体积分数,下同)对冲击韧度影响不大,δ相分解量由1%增至5%会显著降低冲击韧度。Mn含量增加在时效前期对冲击韧度有利,时效中期则会促使δ相分解量更早超过1%,导致冲击韧度快速下降。     

Cr/Ni当量比对CAP1400核主泵泵壳用奥氏体不锈钢性能的影响

基于热力学分析,设计了2种不同Cr/Ni当量比的CAP1400核主泵泵壳用奥氏体不锈钢,研究了Cr/Ni当量比和固溶处理温度对这类钢中铁素体的含量及其350℃拉伸性能的影响。结果表明,Cr/Ni当量比较大时,泵壳用奥氏体钢中铁素体含量较多,更为粗大;而且350℃时抗拉强度较高,能满足CAP1400核主泵泵壳的力学性能要求。在1100~1200℃不同温度固溶处理后,随着固溶处理温度的提高泵壳用奥氏体不锈钢中铁素体的含量略有提高,但是对350℃时的拉伸强度影响较小。     

特超级双相不锈钢CD3MWN的组织和性能研究

研究了不同固溶处理温度对特超级双相不锈钢CD3MWN的组织及性能的影响。结果表明,在铸态下其组织中出现了大量的析出相;在1 060℃固溶处理时,σ相不能完全消除;在1 080～1 120℃固溶处理时,铁素体含量可以达到55%～57%;当固溶温度从1 060℃提高到1 100℃时,拉伸强度和硬度逐渐降低,冲击性能逐渐增强;当固溶温度从1 100℃提高到1 140℃时,拉伸强度和硬度逐渐增加,冲击性能逐渐降低;CD3MWN钢的耐点蚀性能和耐缝隙腐蚀性能优于CD3MN钢和CN7MS钢的。     

奥氏体-铁素体双相不锈钢晶间腐蚀试验方法

奥氏体-铁素体双相不锈钢在300～1 000℃范围内会在晶界、相界及其周边区域析出σ相、χ相、R相、碳化物及氮化物等第二相,并导致晶界或析出相周边形成贫铬区,在特定环境下具有一定的晶间腐蚀敏感性,需在试验室进行准确测定。概述了奥氏体-铁素体双相不锈钢的试验室晶间腐蚀试验方法,包括化学浸泡法和电化学方法,并提出了试验中需要注意的问题,为腐蚀测试工作者提供参考。     

热处理细化δ/γ双相不锈钢晶粒的研究

为了消除粗大 δ铁素体的有害作用 ,研究了用热处理细化 Cr2 5Ni5Mo1 .5双相不锈钢 δ铁素体的方法。热处理所用的反应为 σ化反应 δ→ γ+σ和反 σ化反应 γ+σ→ δ。经过 75 0℃× 38h的 σ化处理 ,δ铁素体转变为细小的 γ相和 σ相的混合组织 ,通过快速加热的反σ化处理 ,获得了非常细小的铁素体。铁素体细化后的 Cr2 5Ni5Mo1 .5双相不锈钢冲击韧性大幅度提高 ,且 5 0℃时的冲击断口形貌由大面积的解理变为细小的韧窝     

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.     

固溶时效对热轧态QAl10.9-5-5合金组织及性能的影响

采用OM、XRD等分别研究了850~980℃固溶、350~650℃时效工艺对热轧态QAl10.9-5-5合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,热轧态QAl10.9-5-5合金中未溶的α、κ相逐步固溶到高温组织中,并在室温组织中以β′相出现,当固溶温度升至925℃时,合金基本为单一均匀的β′相组织,此时硬度达到最大值;在随后的时效过程中,随着时效温度的升高,原子扩散速率加快,细小的κ相不断从β′相中析出,并产生明显的沉淀强化作用;当时效温度为450℃,保温2h时,合金硬度值可达326HB;继续升高时效温度,合金中开始出现大量的α相,从而导致其硬度随之下降。综合比较,热轧态QAl10.9-5-5合金的较佳热处理工艺为925℃×1h固溶、450℃×2h时效。     

固溶处理和时效处理对HDR双相不锈钢耐蚀性的影响

为提高船舶用双相不锈钢在海水介质环境下的耐蚀性能，针对HDR双相不锈钢，采用固溶处理和时效处理工艺，通过3D显微镜、维氏硬度计、扫描电子显微镜、能谱仪等分析显微组织、成分、硬度和耐蚀性，研究其在3.5%NaCl溶液中的耐点腐蚀性能，从而确定合适的热处理工艺。结果表明：固溶温度为1 050℃～1 150℃时，时效处理促进脆性相σ析出，材料硬度提升；固溶温度为1 100℃时，HDR双相不锈钢耐点腐蚀性能最好；在1 050℃和1 150℃固溶温度条件下，时效处理明显削弱了不锈钢的耐蚀性。     

GH925高温耐蚀合金升温相态转变行为及热处理工艺研究

采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)等表征方法,对GH925合金的锻态相转变行为、固溶时效态热处理工艺性能及显微组织进行了研究。研究表明合金从室温25~1 100℃升温区间的相转变序列为:MC相(转变温度为540℃-终止析出温度为1 043℃,下同);γ′相(578~978℃);M23C6-M7C3(679~758℃);σ相(723.5~879℃);η相(807~978℃)。合金锻态组织经(990~1 010℃)×2h固溶+740℃-760℃×8h时效处理,可以获得最佳的综合力学性能。1 000℃×2h固溶+780℃×8h时效热处理,沿晶界有大量的脆硬针片状σ相析出,造成合金冲击韧性的急剧下降。     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。