新型奥氏体耐热钢C-HRA-5原位拉伸断裂机理

 断裂机理是材料力学性能研究的主要方向之一。为了阐明C-HRA-5钢单轴拉伸断裂机理,通过原位SEM观察拉伸全过程,对该耐热钢内部微裂纹萌生—扩展—断裂进行了深入分析。结果表明,C-HRA-5钢在室温和700 ℃下都表现出典型的韧性断裂特征。材料断裂主要受到M₂₃C₆相和MX相的影响,微裂纹由M₂₃C₆相聚集的三叉晶界处萌生。室温时,微裂纹与晶内MX相处裂纹相连,形成穿晶裂纹;高温时,微裂纹在剪应力的作用下形成局部穿晶裂纹,导致材料最终失效。     

M23C6析出相对节镍型奥氏体不锈钢冷轧表面裂纹的影响

为找出生产的节镍型奥氏体不锈钢冷卷表面裂纹形成原因,通过光学显微镜、扫描电镜对表面裂纹进行检测分析并结合热处理试验及热力学软件JMatPro进行分析计算研究。检测分析发现裂纹处晶界存在大量的析出相,据此推测析出相是导致钢材冷轧形成表面裂纹的主要原因。模拟连续退火工艺开展热处理试验,结果表明正常退火工艺无法完全消除热轧工序钢卷晶界处聚集的大量析出相。计算研究该成分体系下奥氏体不锈钢的平衡相图,结合能谱及透射电镜衍射斑点分析,结果表明M₂₃C₆碳化物的沉淀温度范围为500～925 ℃,钢卷从高温缓慢冷却下来会析出M₂₃C₆碳化物,析出鼻温区为850～900 ℃。以此结合实际工艺流程对减少钢卷中M₂₃C₆碳化物析出提出了可能的措施。     

T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对191耐热钢(%:0.09C、8.57Cr、0.90Mo、0.19V、0.08Nb、0.04N)600～1600℃存在的平衡相M₂₃C₆和MX进行了热力学计算。结果表明,T91钢600～1600℃主要平衡析出相为M23C6和MX,M₂₃C₆开始析出温度860℃,MX为1200℃。MX相中首先析出富Nb碳氮化物,随后析出富V碳氮化物。随钢中Nb、V、N含量的提高,MX的数量和平衡开始析出温度均有提高,其中N的影响最为显著。     

高氮不锈钢固溶时效碳氮化物析出相分析

采用物理化学相分析方法研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为;通过实验确定了高氮钢中析出相的电化学萃取方法,钢中析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式;对于化学性质相似的M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x,借助于X射线衍射定量的方法测定了M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x的分量。研究结果表明,氮含量低的0#钢以M₂₃C₆型碳化物析出为主,随时效时间的延长,伴随M₂₃C₆的析出还有少量(CrFe)₂N_1-x 氮化物析出。氮含量高的1#和2#钢以(CrFe)₂N_1-x型氮化物析出为主。高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加。     

回火温度对改进型T23钢冲击吸收功的影响

T23钢较高的再热裂纹敏感性严重危害了超超临界火电厂的安全运行.前期通过成分改进得到的改进型T23钢再热裂纹敏感性得到了较大的改善,但冲击吸收功较低.为了提高改进型T23钢的冲击吸收功,研究了回火温度对改进型T23钢显微组织、硬度和冲击吸收功的影响.测量改进型T23钢750～810℃回火后的硬度和冲击吸收功,并利用光学...     

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。     

回火温度对COST-FB2转子钢析出相与力学性能的影响

 为了调整COST-FB2转子钢的强韧性,采用OM、SEM和TEM等手段研究了回火温度对COST-FB2转子钢的析出相类型与力学性能的影响。结果表明,随着回火温度由350 ℃升高到750 ℃,试验钢的强度、硬度不断下降,塑性和冲击功上升;试验钢350 ℃和570 ℃回火后的高强低韧性可通过再次在700 ℃回火改善。淬火后COST-FB2转子钢中的残余奥氏体,可通过在570 ℃回火消除;在350 ℃和570 ℃回火后马氏体板条内部有大量针状的M₃C,700 ℃回火后的显微组织中M₃C消失,M₂₃C₆在原奥氏体晶界和马氏体板条界上析出,750 ℃回火后晶界上的M₂₃C₆有聚集粗化的现象,部分马氏体板条存在回复现象。     

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。     

高碳马氏体不锈钢8Cr13MoV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.     

钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M₂₃C₆以及晶内和晶界处的奥氏体与M₂₃C₆板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶.      

Characterization of precipitates in 9%Cr heat resistant steel

Precipitation strengthening as well as solution strengthening is key mechanism for heat resistant steels.It is very important to characterize the precipitates in 9%Cr ferrite heat resistant steels,especially to show the nanometer-sized particles.By transmission electronic microscope attached with an energy dispersive spectrometer as well as optical microscope,scanning electronic microscope,the microstructure and chemical composition of precipitates in a 9%Cr heat resistant steel after different heat treatments were investigated.It was found that the microstructure of normalized sample was martensite with fine NbC and Fe₃C.The microstructure of tempered sample is tempered martensite,and there mainly were two types of precipitates,M₂₃C₆ with the size range of 50 - 300 nm and MX with the size of 10 - 100 nm.Superfine M₂₃C₆ precipitated preferably on prior austenitic grain boundaries and martensitic lath boundaries,while nanometer-sized MX precipitates were distributed randomly. After short-term creep,Laves phase formed along grain boundaries of the 9%Cr steel,and M₂₃ C₆ and MX precipitates were found to become coarser.More information about precipitates in the 9%Cr steel had been exhibited by atomic force microscopy.Thereby,distribution,size and shape of the precipitates as well as their compositions and structures were revealed.     

铁/镍基奥氏体多晶合金晶界弯曲研究进展

对于在高温环境服役的金属材料,晶界作为组织结构上的薄弱环节常常引发晶界裂纹而造成合金失效,严重影响了材料的高温力学性能表现。因而,如何改善晶界状态、提高晶界强度,是提高合金高温性能的关键。在铁/镍基奥氏体多晶合金中,采用晶界弯曲的方法强化晶界、改善合金性能一直受到国内外研究人员的广泛关注。从弯曲晶界的获得方法、形成机制及其对材料性能的影响3个方面概述了目前国内外的研究现状。较为全面地总结了特殊热处理与材料合金化等获得弯曲晶界的方法;讨论了不同合金中晶界第二相诱发晶界弯曲的驱动力和内在机理;介绍了弯曲晶界对材料力学性能、耐蚀性能及焊接性能的影响。最后,结合当前的研究现状,围绕弯曲晶界的形成条件和机制,以及弯曲晶界对性能的影响,提出了弯曲晶界未来的研究发展方向。      

物流机器人铝合金机械臂的表面强化与力学性能研究

为提高物流机器人机械臂用铝合金的硬度和拉伸性能,单道熔覆WC-Ni涂层对比分析熔覆层的形貌和硬度,并在拉伸棒表面进行多道熔覆制备拉伸试样。结果显示,随着激光功率的增大,单道熔覆层高度先增大后减小,熔池深度增大,熔覆层宽度增大,稀释率先减小后增大,当激光功率为1.0 kW时单道熔覆层稀释率达到最小,与基体结合强度达到最大,冶金结合效果较优。熔覆层有新相W₂C、NiAl、Ni₃Al、M₇C₃、M₂₃C₆生成,熔覆层顶部由胞状晶组成,中部存在大量WC颗粒和M₇C₃、M₂₃C₆析出相,结合区主要由具有方向性的树枝晶组成。单道熔覆层HV硬度先增大后减小,最大值为960.6,多道抗拉强度为313 MPa,延伸率为1.3%,相比于基体分别提高了21.8%和降低了27.8%,多道熔覆层与基体之间的拉伸断口较平坦。     

Investigation on the strengthening mechanism of S30432 austenitic heat-resistant steel

From the viewpoint of energy-saving and environment protection,it is necessary to develop Ultra Super Critical（USC） fossil-fired power plants.In order to ensure the reliable operation of power plants under high steam conditions,good mechanical properties（particularly high creep strength）,corrosion resistance and fabricability are generally required for the heat resistant steels used in USC boilers.Among these heat-resistant steels,S30432 austenitic heat-resistant steels are of interest due to high creep strength,excellent oxidation and corrosion resistance at temperatures up to 650 -700℃.In this paper,the strengthening mechanism of S30432 austenitic heat-resistant steel was investigated based on the precipitation behavior of S30432 during aging and creep at 650℃.Results show that the microstructure of as-supplied S30432 steel is austenite,the main precipitation consists of only Nb（C,N）.After aged for 10 000 h or crept for 10 712 h,there is a slight increase in the size of fine Nb（C,N）,but the transformation from Nb（C,N） to NbCrN does not occur.Aging and creep results in the precipitation ofε-Cu and M₂₃C₆.The coarsening velocity ofε-Cu particles diminishes greatly and they are still very fine in the long-term creep range.With the increase of aging and creep time M₂₃C₆ carbides tend to coarsen gradually.The size of M₂₃C₆ is larger and the coarsening is easier in contrast toε-Cu and Nb（C,N）.Nb（C,N） precipitates in the as-supplied microstructure,while aging and creep result in the precipitation ofε-Cu and M₂₃C₆.High creep rupture strength of S30432 steel is attributed to the precipitation hardening ofε-Cu,Nb（C,N） and M₂₃C₆.Extremely,ε-Cu plays an important role in improving the creep rupture strength of S30432,and at least 61%of the creep rupture strength of S30432 at 650℃results from the precipitation hardening ofε-Cu particles.     

热处理工艺对2Cr12NiMo1W1V叶片钢组织和性能的影响

为了解决2Cr12NiMo1W1V钢短时持久性能低的问题,采用OIM、SEM、TEM等手段研究了不同淬火和回火工艺下超超临界叶片用2Cr12NiMo1W1V马氏体耐热钢的组织、室温力学性能及短时持久性能。结果表明,随着淬火温度的提升,抗拉强度和冲击吸收功略有增加,屈服强度和硬度呈降低趋势,塑性变形不明显,合金的持久性能显著增加。2Cr12NiMo1W1V优化的热处理工艺为1 038℃淬火+675℃回火,合金的强韧性和持久性能较好。微观组织分析表明,提高淬火温度,合金中的大颗粒M23C6的碳化物更多固溶到基体中,并在回火过程中大量析出细小的M23C6相,减少了短时持久过程中裂纹起源,阻碍位错运动,使合金抵抗高温变形的能力增加,改善了合金的持久性能。     

PREP法FGH95粉末的预热处理

研究了PREP法制备的FGH95粉末经不同温度预热处理后的粉末颗粒表面与内部显微组织的变化。试验结果表明:采用预热处理方法既可使粉末颗粒显微组织更加均匀化,又可使粉末颗粒中的亚稳碳化物MC'发生分解和转变,重新析出更稳定的MC、M₂₃C₆及M₆C碳化物,明显改变碳化物的稳定性和分布状态。