102钢中各种强化元素的强化功能研究

本文通过七炉试验钢研究了硼、钼、钨、钒和钛等元素对102钢持久强度、伸长率和组织稳定性的影响。试验钢经正火加回火热处理后,在620℃下进行了持久强度试验。用金相显微镜和透射电镜观察钢的显微组织和碳化物形貌的二次电子像。并对电解沉淀相进行X射线衍射相分析和化学定量分析。结果得出,含0.0042％B钢比无硼钢持久强度提高约10％。当硼含量增至0.011％时,其持久强度反而比0.0042％B钢降低约7.7％。不含钼、钨主要靠钒-钛复合时效强化钢,其持久强度可达7.1～7.5kg/mm~2。当加入正常含量钼、钨元素后,在平衡碳量接近的情况下,使持久强度提高约2kg/mm~2,即约提高20％。这就进一步说明,沉淀强化是102钢的首要强化机制。     

用热处理方法提高耐热钢高温强度的研究

本文介绍了能提高奥氏体耐热变形钢高温持久强度的高温固溶析出处理方法。通过试验得出:4Cr25Ni20变形钢经过高温固溶析出处理后,982℃,41MPa的持久破断时间由原变形态的13h提高到191h。2Cr25Ni20变形钢经过高温固溶析出处理后,900℃,49MPa的持久破断时间间由原变形态的3.6h提高到127h。证明高温固溶析出处理后变形钢的高温持久强度得到明显的提高,可达到同钢种的离心铸造材的高温持久强度。分析认为变形钢经高温固溶析出处理后,由于在粗大晶粒的晶界上析出了锯齿形连续的M_7C_3、M_(23)C_6碳化物,使晶界强化,在高温应力作用下晶界不易产生空洞和裂纹,因此钢的高温强度得到提高。     

4Cr3Mo2V钢淬火组织在回火过程中的变化及对力学性能的影响

用光学、电子金相、X射线衍射和膨胀等方法研究了4Cr3Mo2V热作模具钢淬火组织在回火过程中的变化及对常规力学性强的影响。结果表明,随营回火温良的升高,发生马氏体脱溶和M_3C→V_4C_3+Mo_2C+(Cr,Fe)_7C_3→V_4C_3+M_6C 转变,并于750℃发生马氏体板条再结晶,结果强度在590～810℃回火对,冲击韧性在600～820℃回火时,出现峰值,二者随着回火温度升高几乎同向变化。该钢的回火抗力很高,这与其钒高、铬低、钼高有关。增钒强化 V_4C_3的弥敌强化作用;降铬、增钼则使 Cr 与(Cr+Mo+O.7W)原子比降至0.69,从而抑制了稳定性较差的(Cr,Fe)_7C_3析出。     

稀土元素改善Cr18Ni18Si2奥氏体钢高温持久断裂性能的机制

用Auger电子能谱分析技术、光学和电子金相法,对经过高温持久试验的加与未加稀土Cr18Ni18Si2奥氏体钢试样进行了晶界化学成分和碳化物等组织结构观测。结果表明,Cr18Ni18Si2钢在高温持久试验过程中,硫、磷和锑等杂质元素产生严重的晶界偏聚。添加0.15%混合稀土能够显著降低硫的偏聚程度,消除磷和锑的偏聚。稀土对Cr18Ni18Si2钢高温持久试验过程中析出的第二相类型及其与基体的位向关系没有影响,但稀土能够延缓M_(23)C_6型碳化物沿晶界析出过程,改变碳化物粒子的分布形态。根据实验观测结果讨论了稀土改善Cr18Ni18Si2奥氏体钢高温持久断裂性能的机制。     

国产和进口10Cr转子钢高温持久性能和组织演化

为掌握国产超超临界汽轮机转子10Cr钢的性能特点,进行了国产和进口10Cr钢的对比研究。首先介绍了汽轮机转子钢的发展和国内外10Cr钢的研究情况。以国产和进口10Cr转子钢为研究对象,通过高温持久试验、光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,对比研究了二者高温持久性能和微观组织演化。结果表明,进口10Cr转子钢在595℃高温持久强度要优于国产材料。二者组织演化规律相似,随时间的延长,M_(23)C_6、MX、Laves几类不同析出相依次析出、聚集和长大。同时发现国产材料中存在尺寸较大的富Nb相,可能会对国产材料的性能带来不利影响。     

高压锅炉用12Cr2Mo高强韧406mm×40.5mm钢管的热处理、组织和性能

试验用12Cr2Mo(/%:0.09C,0.30Si,0.34Mn,0.007P,0.006S,2.10Cr,0.93Mo,0.014Al)406 mm×40.5 mm钢管的生产流程为120tBOF-LF-RH-410mm×530mm连铸-锻制∞90mm管坯-460mmASSEL机组轧制成管。采用JMatPro软件计算实验用钢平衡相转变图,得出12Cr2Mo钢相变点Ac_3为862℃,Ac_1为781℃,并对910℃正火,700℃回火处理的试验钢进行组织和力学性能检验。结果表明,试验12Cr2Mo钢正火-回火后的基体组织为贝氏体+少量铁素体,同时大量不规则的M_(23)C_6碳化物在晶界和晶内析出,少量颗粒状的M_6C碳化物沿晶界析出,大量细小针状的Mo_2C碳化物在晶内析出,该钢力学性能优良-强度R_(el)515~520 MPa,Rm640~650 MPa,塑性A 22%~25%,Z 76%~80%,以及-60℃冲击功AKv 268~293 J。     

对12Cr_2 MoWVTiB钢中M_(23)C_6和M_6C的研究

使用 X 光衍射、电子衍射等试验疗法对12Cr_2MowVTiB 锅炉用钢中 M_(23)C_6相和 M_6C 相进行了分析研究。M_(23)C_6相在回火时析出,其点阵常数=1.060nm:M_(23)C 相在长时期高温过程中产生,其点阵常数=1.100 nm。碳化物大量析出导致固溶强化作用降低。晶界析出碳化物增强了晶界强度。     

一种高Mo镍基高温合金碳化物析出及退化转变规律研究

试验研究了一种高Mo镍基高温合金在不同温度下晶界碳化物的析出情况。结果表明,在高于1 000℃保温处理1 h,晶界上析出颗粒状碳化物,主要为富Mo、Ti的M_6C型碳化物;当温度低于1 000℃时,晶界析出棉絮状碳化物,主要为富Cr、Mo的M_(23)C_6型碳化物。另外,试验结果表明,在一定温度下保温处理,MC碳化物会退化转变为M_6C,这主要与合金中Mo含量高有关。     

钒含量对T91钢性能的影响

在Ｔ９１钢成分基础上改变钒含量，对四炉试验钢进行持久强度试验和６５０℃、１０００ｈ时效状态的力学性能试验。钒含量（质量分数）由０．１３％增加到０．３０％，试验钢的持久强度和时效后的强度下降。通过对试验结果的分析，指出钒含量的变化对固溶强化、板条强化、位错强化、Ｍ２３Ｃ６析出相强化、（Ｎｂ，Ｍｏ）Ｎ析出相强化的影响很小，而影响强度的主要原因是钒含量对ＭＸ相析出密度的影响，其次是ＶＸ相结构变化、翼状ＭＸ相形态的影响。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相的热力学计算与试验分析

 利用Thermo-Calc热力学软件计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中各个元素在成分范围内均为中值时的平衡相图,同时计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中碳、铬、钼、铌、氮元素含量变化时的平衡相图,以此分析钢中主要平衡析出相和合金元素含量对析出相析出行为的影响。为验证热力学计算的可靠性,采用XRD、SEM及TEM等分析方法对热处理后的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相类型进行了试验验证。结果表明,钢中的平衡析出相为MX相、M₂₃C₆、M₆C、Z相和Laves相。在热力学平衡条件下,MX相在850 ℃转化为Z相,M₆C在787 ℃转化为Laves相。但是在实际热处理过程,由于保温时间较短且冷却速度较快,上述转化过程不会发生,所以钢中主要析出相为MX相、M₂₃C₆和M₆C。平衡析出相种类与相分析的试验结果基本一致。MX相存在大尺寸的一次MX相和细小弥散的MX相,MX相主要受铌、氮元素影响,其析出量随氮含量升高而升高,析出温度随铌含量升高而升高;M₂₃C₆相的析出温度随碳含量增加而升高,析出量也随之升高;M₆C的析出温度随铬含量增加而降低,随钼含量增加而升高;在成分范围内,元素控制原则为增加碳含量以增加M₂₃C₆的析出强化作用,减少铬含量以避免热加工时进入δ-Fe相区,减少钼含量以降低Laves相析出倾向,减少铌含量以降低一次MX相的析出温度,氮含量需要采取中间量以减少一次MX相析出,增加低温阶段细小弥散的MX相析出。     

H13热作模具钢大尺寸析出相特征及生成机制

针对H13钢中大尺寸析出相的存在形式及形成机制进行研究。研究发现,H13钢中大尺寸析出相包含3类——富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类、富Mo- Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C类及硫化锰。富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类大尺寸析出相形状多呈现长条形,尺寸达数十微米,部分依附于硫化锰形核的析出相成类椭圆形;富Mo- Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C析出相无规则形貌,钼、铬原子分数比相差不大,钒原子分数稍低。根据复合大尺寸析出相的结合形式,可以推测出大尺寸析出相的析出顺序。硫化物首先析出,富钒类(V,Mo,Cr,Fe)C相随后,富Mo- Cr类(V,Mo,Cr,Fe)C相则最后析出。结合大尺寸析出相的成分特征,Thermo- calc计算结果与试验结果一致。     

0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN铸钢晶界高温相析出及对力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜,结合Thermo-Calc热力学分析,研究了铌稳定化0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN奥氏体不锈钢铸钢晶界处高温相析出行为及其对力学性能的影响。结果表明,0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN钢晶界处存在Nb Cr(CN)、Nb(CN)2种大尺寸高温析出相,均为凝固末期液析形成。在铌含量确定条件下,这2种大尺寸晶界析出相在凝固末期的竞争析出行为受碳含量的影响。碳含量存在临界成分,碳含量低于临界成分时,Nb Cr(CN)首先液析形成;碳含量高于临界成分时,Nb(CN)首先液析形成。液析形成的NbCr(CN)热稳定性较高,1 050℃固溶处理无法使之完全溶入奥氏体。沿晶界分布的大尺寸析出相,对0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN铸钢固溶热处理后的塑性及冲击韧性损害较大。     

4Cr14Ni14W2Mo耐热钢的热力学分析与改性研究

为研究碳化物的类型、数量和分布对4Cr14Ni14W2Mo耐热钢使用性能的影响，采用Thermo—Cale软件分析了该钢在不同温度下各平衡相数量、组成与钢中W、Mo含量之间的定量关系。计算结果表明，此钢中的碳化物在1135℃几乎完全固溶，在750℃时效析出量选最大；适当提高W、Mo含量，即当Mo（％）＋0．7W（％）≥5.0时，可使钢在时效处理后其晶界上形成颗粒状M6C碳化物，减少沿晶界析出的M23C6碳化物，从而就能减少渗氮层剥落倾向。上述分析鲒果与前人所得的经验数据基本吻合，为该钢的改性起一定的理论指导作用。     

合金元素对KT5331叶片钢析出相及高温持久性能的影响

热力学软件及试验研究合金元素对KT5331钢析出相的影响。结果表明:M_(23)C_6析出温度、析出量由C元素决定,钢中Cr、Mo元素含量对M_(23)C_6析出温度影响较大。Laves相析出量由W含量决定。根据合金元素对析出相的影响规律,分析了合金元素对KT5331钢高温持久性能的影响。结果表明:降低C含量,Cr、W元素含量在下限,Mo元素含量在中上限,对KT5331钢高温持久性能有利。     

2Cr12Ni2Mo2WV钢的回火转变

本文观测了2Cr12Ni2Mo2WV钢的回火转变,结果表明:回火温度从室温至400℃,马氏体分解,析出M_3C;从400～500℃,M_3C回溶到基体中,M_7C_3直接从基体中沉淀析出,产生二次硬化;从500～600℃,M_7C_3转变成M_(23)C_6,钢中碳化物含量显著增加,钢的强度急剧下降;回火温度超过600℃,M_(23)C_6继续析出并长大;该钢的残余奥氏体和它的过冷奥氏体相似,在A_(c 1)～M_s温度范围内十分稳定,回火过程中不发生残余奥氏体转变。     

W4Mo2Cr4VNb钢的组织和力学性能

 由于钨、钼、钒合金元素价格昂贵,因而导致含较多这类合金元素的钢的成本较高。合理运用高速钢的合金化理论,研究出了一种低合金高速钢——W4Mo2Cr4VNb。此钢的(W+Mo+V)含量比通用高速钢W9低很多,而且通过调整碳含量及加入价格较便宜的微合金元素铌,使该钢具有较好的综合力学性能和较低的成本。文章研究了W4Mo2Cr4VNb钢的组织和力学性能。     

高温渗碳齿轮钢的晶粒粗化行为

  为了开发适合980 ℃高温渗碳的齿轮钢，利用伪渗碳方法，研究了铌质量分数为0、0.036%、0.060%和0.100%的18Cr2Ni2Mo渗碳齿轮钢在930和980 ℃的晶粒粗化行为。结果表明，由于析出NbC钉扎晶界，铌微合金化可以显著细化试验钢在930和980 ℃奥氏体化后的晶粒尺寸，且随着铌质量分数增加，铌微合金化明显抑制试验钢在980 ℃长时间奥氏体化晶粒粗化倾向。添加0.100%Nb的18Cr2Ni2Mo齿轮钢在980 ℃奥氏体化20 h后，平均晶粒尺寸仍然在26 μm左右，适合于980 ℃高温长时间渗碳。     

1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的回火工艺

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的回火工艺,结果指出试验钢产生第一类回火脆性的主要原因是马氏体板条界存在聚集长大的Fe_3C及M_3C脆性相,导致冲击韧性显著下降。Mo_2C与基体处于共格状态,使基体周围晶格产生很大的静畸变是次要原因;产生第二类回火脆性的原因,一是由于碳化物M_(23)C_6沿原奥氏体晶界和马氏体板条界迅速聚集并粗化,二是板条间残余奥氏体膜因碳贫化而发生热失稳分解。结合技术协议要求,为了有利于组织的稳定性,本试验钢的最佳回火工艺为580℃×2h空冷。     

铌、钛对汽车排气系统热端用铁素体不锈钢高温力学性能的影响

对含铌及Nb-Ti铁素体不锈钢进行固溶和高温时效处理,采用高温拉伸试验对其进行高温力学测试.结果表明:随着时效时间的延长,铌钢高温屈服强度降低较快,而Nb-Ti钢高温屈服强度变化不大.采用相分析、扫描电镜、透射电镜对固溶铌及微观结构进行分析,发现时效过程中固溶铌含量均降低,含铌及Nb-Ti钢500h时效后固溶铌相差不大,铌钢中析出相主要是NbN相和M6C相(Fe3Nb3C),Ti-Nb钢主要析出相是NbTi(C,N)相和Laves相(Fe2Nb).长时间时效后,M6C相和Laves相严重粗化且分布变化明显.M6C相粗化后观察不到沿晶界连续分布,而Laves相粗化后主要在晶界连续分布,起到强化晶界的作用.     

钒和铌-钒低碳微合金钢的静态再结晶行为

采用MMS-300热力模拟试验机研究了钒和铌-钒微合金钢的静态再结晶规律,绘制了试验钢的静态再结晶软化率曲线,计算出试验钢的静态再结晶激活能并建立了静态再结晶动力学模型,结合沉淀析出物的微观形貌观察,分析了铌对钒微合金钢静态再结晶行为的影响规律。结果表明,铌-钒钢的静态再结晶激活能要显著高于钒钢,在800~950℃变形保温60 s以上的试验条件下,铌-钒钢发生了形变诱导析出,细小的碳氮化物弥散分布在位错及晶界上,使得软化率曲线在此范围内出现"平台",说明铌既限制了静态再结晶的发生,又阻碍了软化行为的进行。