EFFECTS OF δ–FERRITE ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES IN A TUNGSTEN-ALLOYED 10%Cr ULTRA–SUPERCRITICAL STEEL

采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析研究了含W型10%Cr(质量分数)超超临界钢中δ--铁素体的组织形貌与微观结构. 结果表明, δ--铁素体的生成机理与奥氏体化加热温度密切相关. 当加热温度较低时, 极少量δ--铁素体在原奥氏体晶粒内部优先形核生长, 呈针状分布; 当加热温度较高时,δ--铁素体在原奥氏体晶界处形核, 快速生长, 呈多边形分布, 转变时发生溶质组元再分配. 两种形态的铁素体均明显降低了含W型10%Cr超超临界钢的冲击韧性, 但是, 针状δ--铁素体降低冲击韧性的幅度远大于多边形δ--铁素体;即使针状δ--铁素体的体积分数极少, 也会对钢的力学性能造成极大影响.     

低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢的中温转变组织类型

利用热膨胀仪对低碳Mo—Cu—Nb-B系微合金钢进行了不同温度的等温实验．结合金相（OM）、透射电镜（TEM）研究了不同等温条件下组织转变特点．该微合金钢中温转变有三类组织：沿晶界形核并向晶内单方向生长的准多边形铁素体,晶界或晶内形核的针状铁素体和成束生长的板条贝氏体铁素体．620℃为发生准多边形铁素体转变的鼻尖;580℃只发生少量仿晶界铁素体转变,铁素体转变受到抑制;在530℃左右等温时,奥氏体将发生针状铁素体转变,这些针状组织彼此交割、独立生长,分割原奥氏体晶粒,细化了组织．     

锻态12%Cr超超临界转子钢的奥氏体晶粒长大行为

通过研究锻态12%Cr超超临界转子钢在不同加热温度和不同保温时间下的奥氏体化过程,并利用线性回归法和Arrhenius模型对奥氏体晶粒长大行为进行分析。结果表明:当奥氏体化温度为1050℃时,晶粒长大缓慢,保温时间对晶粒长大影响不显著;1050~1100℃温度区间内,加热温度对晶粒长大的影响明显高于保温时间;1100~1250℃温度区间内,晶粒长大主要受保温时间的影响。拟合试验结果,得到了锻态12%Cr超超临界转子钢的奥氏体晶粒长大动力学方程。     

低合金高强度钢焊缝金属中针状铁素体的微观组织

利用光学显微镜,扫描电子显微镜及EBSD(electron backscattering diffraction)分析技术对800MPa级低碳微合金高强度钢的焊缝金属进行了分析.结果表明,焊缝金属组织主要为针状铁素体和贝氏体.针状铁素体以夹杂物为核心形核,该夹杂物主要是以Al2O3为核心形成的钛氧化物.针状铁素体以夹杂物为核心多维形核呈放射状生长,仅某些方向的针状铁素体晶核迅速长大,生长方向存在取向择优.EBSD分析同样表明针状铁素体晶粒存在取向择优.观察到由同一夹杂物生长,沿同一直线方向背向生长的针状铁素体取向相同,沿不同方向生长的针状铁素体取向不同,说明其沿原奥氏体惯习面生长,并非与夹杂物共格.     

含Zr低碳钢中针状铁素体等温转变行为

文章研究了含Zr低碳钢等温处理过程中针状铁素体的转变特征;分析了夹杂物,尤其是Zr的氧化物对针状铁素体形核长大的作用。结果表明:实验钢中针状铁素体转变开始温度在600~650℃之间;在550℃等温180 s后得到大量的针状铁素体组织,针状铁素体分割奥氏体晶粒,显著细化组织。较高温度下大尺寸夹杂物易于形核,一般形成较粗的单个铁素体板条,较低温度下小尺寸夹杂物也易于形核,可形核多个细小板条而呈放射状。Zr处理能明显促进低碳钢中针状铁素体转变,与Zr氧化物上Mn S的复合析出有关。     

0Cr17Mn14M02N双相不锈钢组织与性能的关系

铸态0Cr17Mn14Mo2N双相不锈钢经过不同温度热处理后,δ-铁素体由枝晶状到长条状再到球状逐渐变化,其分布也由相对集中变得较均匀.当加热温度低于1250℃时,温度越高,δ-铁素体的球化率越高,分布也越均匀.拉伸试验表明在1150℃加热的试样的塑性高于1050℃加热的试样.但在1250℃加热时,微观组织由粗大的等轴状δ-铁素体晶粒及存在于铁素体晶界的针状二次奥氏体组成,塑性低于在1150℃热处理的试样.     

含Nb管线钢针状铁素体相变动力学研究

采用Gleeble 3500热模拟试验机,研究含Nb管线钢连续冷却过程中的针状铁素体转变行为。将试样加热到1 050℃奥氏体化,冷却至850℃并分别保温0,300,600,1 200 s后冷却到室温。根据热膨胀曲线,采用杠杆定律绘制了相转变量-温度曲线,建立含Nb针状铁素体相变Jeziorny动力学方程。结果表明:随保温时间的增加,由于Nb(C,N)的析出,Nb(C,N)颗粒为针状铁素体提供更多形核位置,提高相变温度,促进针状铁素体转变,抑制贝氏体转变,最终由贝氏体、针状铁素体的混合组织转变为针状铁素体组织;相变开始时间减少,同时相变完成时间缩短,针状铁素体体积分数增加。     

含Ti氧化物对低碳钢高温热轧组织及力学性能的影响

采用扫描电镜、光学显微镜和万能力学试验机等研究了含Al和Ti的低碳钢高温热轧后的夹杂物特征、微观组织及力学性能.结果 表明:含Al低碳钢中夹杂物以Al2O3为主,组织主要由粗大的贝氏体铁索体(BF)和准多边形铁索体(QPF)组成;含Ti低碳钢中夹杂物主要类型是Ti2O3和Ti2O3-MnS,组织主要由尺寸细化的BF+QPF及针状铁素体(AF)组成.与含Al低碳钢相比,含Ti低碳钢中夹杂物的数量显著增多,尺寸明显细化,由于夹杂物对原奥氏体晶界迁移的钉扎效果明显且Ti2O3-MnS型夹杂物可有效诱导针状铁素体(AF)形核,含Ti低碳钢组织细化明显.含Ti低碳钢的低温冲击韧性良好,而含Al低碳钢韧性在-20～0℃内急剧恶化,夹杂物的钉扎作用和诱导AF形核是含Ti低碳钢低温冲击韧性良好的主要原因.     

铁素体不锈钢/奥氏体不锈钢焊接接头的组织和性能

对443铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的显微组织以及其对显微硬度和冲击韧性的影响进行了研究。结果表明:焊缝显微组织由δ铁素体+奥氏体两相组成,焊缝不同区域δ铁素体形貌和含量存在明显差异;焊缝显微硬度随δ铁素体形貌和含量变化而变化,针状δ铁素体使焊缝显微硬度提高;443铁素体不锈钢母材及热影响区的冲击韧性较差,且随温度的降低,其冲击吸收功显著降低,室温时为韧性断裂,-20℃时发生脆性断裂。     

大线能量焊接EH36船板钢FCB焊接接头组织与性能

对工业化试制的32 mm厚大线能量船板钢EH36进行热输入为228 k J/cm的FCB法焊接试验,并研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊接热影响区的过热粗晶区原奥氏体晶粒尺寸达到300~500μm,组织主要由少量晶界铁素体和晶内形核铁素体(约60%~80%)组成,是该区焊接时峰值温度达到δ相转变温度以上并停留较长时间造成的,并给出δ相转变温度及奥氏体晶粒尺寸与峰值温度之间的关系;粗晶区由15~30μm的多边形铁素体与3~10μm的针状铁素体(10%~20%)构成;细晶区包含10~20μm的多边形铁素体和小于等于10μm的珠光体;临界区表现为混晶组织。焊接接头热影响区的冲击功A_(kv)≥100 J(-20℃),拉伸试样断裂于母材,接头性能满足要求。     

C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金焊缝组织的演化机制

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金系焊缝金属的微观组织,并通过Thermal-calc软件计算焊缝金属Fe-Ni相图,进而研究了焊缝金属从液相凝固到室温组织整个相变过程。此外还测试了焊缝金属的基本力学性能。研究表明:液态金属初生相为δ-铁素体,并以柱状方式生长,形成δ-铁素体柱状晶。温度下降,δ-铁素体开始向奥氏体转变,奥氏体晶粒也以柱状方式生长,形成柱状奥氏体晶粒。温度继续下降,在奥氏体晶界处最先发生相变形成贝氏体,而奥氏体内部最后发生相变转变成马氏体。原奥氏体晶界形核以及贝氏体侧向形核导致贝氏体呈交织状分布。焊缝金属具有良好的低温韧性,这是因为组织中含有大量交织状贝氏体。     

低碳钢铁素体相变析出行为

利用高温淬火相变仪测定了EH40级船板钢晶内铁素体的相变温度区间,又利用高温共聚焦显微镜对晶内针状铁素体的相变析出行为进行了原位观察。结果表明:能得到针状铁素体的最佳降温速率为10℃/s,升温过程中奥氏体开始相变温度Ac_1=743℃,降温过程中奥氏体结束相变温度Ar_1=546℃;针状铁素体的生长过程伴随着加速和减速现象;观察到针状铁素体的3种形核方式,分别为夹杂物诱导形核、在奥氏体晶界上感生形核析出以及在晶界铁素体上感生形核析出。最后揭示了从铁素体析出生长到形成连锁组织的作用机理。     

加热温度对X100热煨弯管钢组织和性能的影响

采用热模拟试验、力学性能测试及显微分析技术研究了加热温度对X100热煨弯管钢组织和强韧性的影响.结果表明:随着加热温度的升高,X100钢的强度呈现增加的趋势,而冲击韧性为下降的趋势.在950～1050℃的加热温度范围内,试验钢获得了以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主的组织形态,由于贝氏体铁素体和粒状贝氏体的微观组织结构为细小的、多位向分布和高位错密度的铁素体板条束,因而钢获得了较好的强韧性配合.当加热温度高于1050℃时,试验钢中贝氏体铁素体的晶粒尺寸明显长大,韧性明显下降.当加热温度低于950℃时,试验钢显微组织出现部分多边形铁素体,从而使得试验钢的强度降低.     

δ-铁素体对P91耐热钢接头冲击性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和扫描电镜等分析方法研究了P91钢接头组织中δ-铁素体形态、分布和含量对其冲击韧性的影响。结果表明,随着热输入的增加δ-铁素体含量先增多随后趋于稳定;δ-铁素体分布不均匀,呈多边形分布于热影响区,以及少量呈条状分布于焊缝;δ-铁素体含量对冲击韧性有显著影响,随着δ-铁素体含量增多,接头的冲击韧性下降;冲击断口形貌从韧/脆混合断裂转变为脆性断裂。     

马氏体钢双相区奥氏体组织特征及形成机理

采用双相区再加热-淬火（IQ）工艺,研究了马氏体钢在双相区再加热过程中奥氏体的组织特征及形成机理。结果表明,经890 ℃奥氏体化900 s后淬火处理获得板条马氏体组织的试验钢,经随后的双相区750 ℃再加热-淬火处理,在马氏体组织的基础上获得了由亚温铁素体和块状或针状马氏体组成的双相组织。马氏体钢在双相区再加热过程中,针状奥氏体的形成过程可以分为3个阶段：以板条马氏体间碳化物（Fe₃C）为奥氏体形核点及C元素在奥氏体内的扩散控制奥氏体在板条界间生长;板条马氏体内C向奥氏体内扩散控制其沿板条方向长大;Mn向奥氏体扩散并控制铁素体-奥氏体两相达到最终的平衡状态。钢在750 ℃再加热过程中,C、Mn元素由铁素体向奥氏体相中扩散,其扩散过程控制着奥氏体的形核与长大,扩散的结果是C、Mn元素在奥氏体内富集,实现C、Mn元素在两相之间的配分。     

超大热输入焊接用EH40钢的模拟熔合线组织与性能

通过实验室EH40船板钢的超大热输入焊接热模拟实验,研究焊接熔合线部位的组织与性能,分析钢中夹杂物对原奥氏体晶界及晶内组织的影响规律.结果表明:实验钢在采用800 kJ/cm(t_8/5=730 s)的焊接热输入,峰值温度为1400℃（保温30 s）的条件下,-20℃的冲击功能够达到150 J以上.其金相组织由块状的晶界铁素体（GBF）、晶内多边形铁素体（IPF）、晶内针状铁素体（IAF）组成,且IAF面积分数占50%以上,无板条贝氏体和粒状贝氏体组织.实验钢中夹杂物类型合理、密度大,有效地抑制了GBF的粗化.钢中存在的直径为5—8μm的大尺寸夹杂物,也具有IGF形核能力,甚至会形成IAF组织,表现出贫Mn区的形核机制.     

高Cr铁素体耐热钢的相变行为研究

利用差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射分析研究了一种超超临界火力发电机组用高铬铁素体系耐热钢的显微组织和相变行为。结果表明:试验钢加热时在600~1100℃依次发生磁性转变、奥氏体形成、M23C6型碳化物溶解和奥氏体向δ-铁素体转变,奥氏体开始形成温度为853℃,空冷或以40℃/min的速度冷却时发生马氏体转变,马氏体开始转变温度为382℃。含Nb的MC型碳化物非常稳定,在试验温度范围不能完全溶解到奥氏体中。     

F40级船板钢的热稳定性研究

通过分析控轧控冷F40级船板钢在400～750 ℃重加热不同温度保温1 h过程中的性能变化,结合金相组织、扫描电镜和透射电镜观察,研究了钢板在重加热过程中的组织演化过程及其热稳定性机理.结果表明,F40级船板钢的硬度值随重加热温度的升高呈现先降低后增加至出现硬化峰,然后再降低的过程;钢板重加热前的组织为准多边形铁素体和针状铁素体复合组织,重加热温度升至600℃保温1 h后组织变化不很明显,随着重加热温度的逐步升高,针状铁素体逐渐消失并最终演化成多边形铁素体.因此F40级船板钢在600℃以内热加工时具有较好的组织热稳定性.     

超低碳贝氏体钢埋弧焊焊接接头韧化机理分析

对超低碳贝氏体钢埋弧焊焊接接头焊缝区显微组织进行分析,发现焊缝区韧性与针状铁素体的含量存在一定的关系。对焊接接头组织进行扫描电子显微镜观察和能谱分析。结果表明,焊缝区针状铁素体以Al₂O₃夹杂物为核心多维形核呈放射状生长;利用EBSD对焊接接头组织进行晶体学取向研究,结果发现,焊缝针状铁素体晶粒取向并不完全随机分布,在某些晶体学方向上存在取向择优;各针状铁素体之间呈大角度晶界;从同一夹杂物上长出的针状铁素体,沿同一方向背向生长的针状铁素体具有相同的取向,可能因为它与奥氏体具有一定的晶体学取向关系。     

影响P92钢焊缝冲击韧性的焊接工艺

P92钢是新型铁素体耐热钢,已广泛应用于超(超)临界燃煤发电机组。相比其他铁素体耐热钢,P92钢具有更高的高温强度和蠕变性能,其抗热疲劳性、热传导系数和热膨胀系数远优于奥氏体不锈钢,抗腐蚀性和抗氧化性优于其他9%Cr的铁素体耐热钢。P92钢的焊接技术已较为成熟,但其焊接接头易出现焊缝冲击韧性偏低的问题。影响P92钢焊缝金属冲击韧性的主要因素是焊接热输入。细焊条、薄焊层、多层多道焊,适当的预热温度、层间温度,足够的高温回火温度和恒温时间,是保证焊缝冲击韧性的有效措施。