奥氏体耐热钢中的纳米析出相研究

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪研究了固溶处理后不同温度时效处理对25Cr-20Ni-Nb N奥氏体耐热钢显微组织和性能的影响。结果表明,试验钢经过1150℃固溶处理后的显微组织为奥氏体基体内分布粗大颗粒状Nb Cr N相(Z-相);在650~900℃时效处理1 h后,在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物;在850℃时效1 h后,除在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物外,还在奥氏体晶粒内部析出均匀分布的纳米尺寸Z-相,纳米尺寸Z-相的颗粒密度达到每平方微米7.8个;试验钢的硬度随时效温度的升高先降低后升高再降低,在850℃时达到最大值,硬度的变化与纳米尺寸的Z-相析出强化有关。     

Inconel 617B焊接接头750℃时效组织演变及对性能影响

研究Inconel 617B焊接接头750℃时效前后的组织,探讨时效过程中组织演变对硬度、强度和韧性的影响。结果表明:时效后,Inconel 617B晶界析出块状M_(23)C_6相,晶内弥散析出细小的球形γ'相和针状M_(23)C_6。随时效时间延长,晶界M_(23)C_6长大并连接;晶内γ'相增多、长大,但仍十分细小;晶内M_(23)C_6逐渐长大为薄板状,同时不断析出新的、细小M_(23)C_6。焊缝区时效过程中晶界和晶内析出相的变化与母材区类似,只是M_(23)C_6析出相更多分布在枝晶间。Inconel 617B焊接接头750℃时效硬度和强度先升后降,时效早期γ'相和M_(23)C_6的析出使硬度和强度上升,后因γ'相和M_(23)C_6相不断析出和长大使硬度和强度呈现下降趋势。时效早期韧性的显著下降则与晶界析出的M_(23)C_6和晶内析出的γ'相有关。随时效时间延长,Inconel 617B焊接接头的硬度、强度和韧性下降趋缓。     

T91钢550℃时效初期析出相演变行为研究

采用Thermal-Calc软件、金相显微镜、透射电子显微镜和显微硬度仪等试验设备,研究了T91钢经1 050℃固溶处理及550℃时效不同时间后显微组织及力学性能的变化。结果表明,时效初期,随着时效时间的延长,析出相的尺寸增大且数量增多,马氏体发生回复,亚晶界合并粗化,导致T91钢的硬度下降;时效后的T91钢,其析出相尺寸细小、种类较多。MX型析出相主要在晶界和基体内析出,随着时效时间的延长其尺寸变化不大;M_2X型析出相呈针状,属于亚稳相,主要在时效早期析出;M_(23)C_6碳化物呈"包夹"式结构,富Fe、Cr、V、Ti等元素,随着时效时间的延长其尺寸增大,中间贫Cr、Fe元素区域缩小,形状逐渐由椭圆形变成圆形。     

回火温度对高Si铁素体/马氏体耐热钢组织与力学性能的影响

对高Si含量铁素体/马氏体钢在550～800℃进行系列回火试验,利用相图计算、组织观察与萃取析出相XRD分析相结合的方法研究了回火温度对高Si含量铁素体/马氏体耐热钢组织与性能影响。结果表明,在550～800℃回火,高Si含量铁素体/马氏体钢析出相由M_(23)C_6和(NbV)(CN)组成;当回火温度低于750℃时,随回火温度升高M_(23)C_6在析出相中所占比例逐渐升高;而当回火温度超过750℃时,M_(23)C_6溶解,其在析出相中所占比例逐渐下降。在700～800℃回火,随着回火温度的升高,高Si含量铁素体/马氏体钢强度和硬度均降低。     

11%Cr铁素体/马氏体钢蠕变前后的析出相研究

利用透射电镜和能谱仪研究了一种11%Cr铁素体/马氏体钢在蠕变前后的析出相的类型、成分、形貌以及尺寸分布。结果表明,蠕变前钢中的析出相主要为富Cr的M_(23)C_6碳化物,富Nb/富Ta-Nb的MX碳化物,富Nb的MX碳氮化物。在600℃,150 MPa应力下蠕变1100 h后(未发生断裂),M_(23)C_6相的化学成分和尺寸几乎没有变化,Ta-Nb富集的MC析出相溶解,Nb富集的MX析出相内Nb元素含量少量上升,Ta与Cr元素含量下降。MX相的尺寸在蠕变后明显减小。此外,在蠕变后的钢中发现了(Fe,Cr)_2W型的Laves相和M_6C型的碳化物。     

铁素体耐热不锈钢0.1C-18Cr-1Al-1Si铸造合金析出相研究

采用相图计算、透射电子显微镜分析等手段,研究了铁素体耐热不锈钢0.1C-18Cr-1Al-1Si铸造合金析出相种类、析出规律和形貌。结果表明:0.1C-18Cr-1Al-1Si在平衡状态下平衡相由铁素体相、α-Cr相、AlN相、M_7C_3相、M_(23)C_6相等组成;随着温度降低,M_(23)C_6相中C含量先升高后降低,Fe含量逐渐降低,Cr含量逐渐升高;M_(23)C_6相具有复杂面心结构,M_7C_3晶体结构为正交结构;AlN为密排六方结构,密排面为(0001),密排面的面间距d=0.476 nm。     

铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢中的第二相析出行为

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪等方法研究了铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经1050℃×1 h空冷正火后在不同温度回火的显微组织及第二相析出行为。结果表明:铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经不同温度回火后,显微组织由板条状回火马氏体和少量δ-铁素体组成,在较低温度(550℃)回火时,高密度纳米尺寸M_6C型碳化物均匀分布在马氏体板条内,随回火温度的升高,M_6C型碳化物长大成细长针状,同时在原奥氏体晶界、马氏体板条界及δ-铁素体周围析出M_(23)C_6型碳化物,继续升高回火温度至700℃,板条内不再有M_6C型碳化物析出,板条界上M_(23)C_6型碳化物颗粒逐渐长大。     

时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

为了研究时效温度对S31042钢析出行为的影响,在650、700、750℃下对S31042钢进行了长时时效处理。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射,观察及分析了钢中析出相的演变。结果表明,时效温度对钢中析出相种类的影响较小,钢中的主要析出相为M_(23)C_6相、Z相和MX相,700、750℃时效过程中有σ相析出。随着时效温度的升高,晶界处的M_(23)C_6碳化物的析出速率和粗化速率明显加快,而Z相受温度变化影响较小。M_(23)C_6相的粗化受C元素的扩散控制,Z相的粗化则主要受Nb元素的扩散控制。     

Inconel 617B合金焊接接头750℃持久微观组织演变对性能的影响

采用扫描电镜和透射电镜观察Inconel 617B合金焊接接头750℃持久试验前后微观组织,并探讨了微观组织演变对硬度的影响和持久断裂机制。结果表明:Inconel 617B合金焊接接头持久后,主要析出M_(23)C_6相和γ'相。晶界上M_(23)C_6相呈块状,晶内M_(23)C_6相为薄板状或针状;球形γ'相细小,弥散在晶内。随持久时间延长,晶界M_(23)C_6相长大并连接;晶内γ'相也有长大的趋势,但长时间持久尺寸仍十分细小;晶内除析出的M_(23)C_6相继续长大成薄板状外,还析出新的尺寸较小的针状M_(23)C_6相。持久初期,M_(23)C_6和γ'的析出使得焊接接头的硬度明显升高。随着持久时间延长,由于新析出的M_(23)C_6产生的强化增强效果不足以弥补因析出相粗化和固溶度降低造成的弱化效果,硬度有下降趋势。Inconel 617B合金焊接接头持久试样断裂在焊缝区,晶界和枝晶间M_(23)C_6相粗化严重,更易萌生空洞和裂纹,是引起沿晶断裂的主要原因。     

B元素含量对9Cr铁素体耐热钢组织和蠕变性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、矩形单轴蠕变测试、X射线衍射研究了三种不同B含量的9Cr铁素体耐热钢正火回火后的组织特征和蠕变性能。结果表明:9Cr铁素体耐热钢的显微结构为回火马氏体;随着硼含量的增加,马氏体板条逐渐细化,M_(23)C_6的密度增大,平均粒径变小;随硼含量的增加,9Cr铁素体耐热钢的最小蠕变率降低,加速蠕变延缓,断裂时间增长,但伸长率降低。硼元素能有效降低M_(23)C_6碳化物的Orowan成熟速率,细化马氏体板条,提高9Cr铁素体耐热钢的蠕变强度。