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。     

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.      

冷处理温度对1Cr20Co6Ni2WMoV钢组织和力学性能的影响

马氏体热强钢1Cr20Co6Ni2WMoV用真空感应炉冶炼,锭重22.5 kg并锻成中16 mm棒材。试样经 1060℃1h油冷淬火, -70℃或-192℃2h空冷的冷处理,640 ℃3 h空冷回火处理。试验结果表明, 1Cr20Co6Ni2WMoV钢在热处理后的组织由高密度位错的回火板条马氏体、残余奥氏体、δ-铁素体和M₂₃C₆组成。 随冷处理温度由-70 ℃降至-192℃,晶界上M₂₃C₆析出数量增多,晶内位错密度升高,残余奥氏体含量降低,钢 的抗拉强度和屈服强度分别由1045 MPa和715 MPa提高至1090 MPa和760 MPa。     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

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。     

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。     

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。     

钒对高铁制动盘钢中碳化物析出及力学性能的影响

随着列车时速不断提高,制动盘承受的热负荷不断增大,这对制动盘材料提出了更高的要求.为了提高制动盘钢的机械性能及耐热疲劳性,钒元素被添加到制动盘钢中.本文研究了不同淬火温度时V含量对Cr-Mo-V系制动盘钢组织及力学性能的影响,并通过Thermo-Calc热力学软件、碳复型、透射电镜、能谱分析等方法对不同V含量时析出相的演变规律进行研究.结果表明,增加钒含量使高温析出的V（C,N）含量增加,细化奥氏体晶粒和回火马氏体组织.淬-回火态析出相主要为V（C,N）、（Mo,V）C、M₇C₃和M₂₃C₆.随钒含量增加,大尺寸M₂₃C₆和M₇C₃的析出被抑制,对韧性损害降低;小尺寸（Mo,V）C含量增多,析出强化效果增强.淬火温度为880~900℃时,增加钒含量能细化马氏体和减少大尺寸碳化物,弥补了析出强化对韧性的损害,故冲击功变化不大.淬火温度为920~940℃时,提高钒含量促使（Mo,V）C量急剧增加,冲击功快速下降.实验钢淬火温度不应超过900℃.      

硼元素对FB2钢组织和力学性能的影响

 为了研究硼含量对FB2钢组织和力学性能的影响,先对5组不同硼含量的FB2钢用维乐试剂(1 g苦味酸+5 mL盐酸+100 mL无水乙醇)浸泡腐蚀90 s后进行形貌观察与分析。通过SEM-EDS观察分析基体中M₂₃C₆型碳化物,然后用Image-pro plus软件对析出相的尺寸进行分析。接着采用日本岛津制造所生产的AG-XPLUS 100 kN万能试验机,对5组不同硼含量的FB2钢进行室温拉伸试验和室温冲击试验。最后对5组不同硼含量的FB2钢进行组织和力学性能的分析。结果表明,FB2钢中的硼元素可以抑制M₂₃C₆型碳化物的长大粗化,但是硼元素易于与氮元素形成BN夹杂物。随着硼含量的增加,M₂₃C₆型碳化物的平均尺寸呈现降低的趋势,BN夹杂物的单位数量和平均尺寸呈现增大的趋势。FB2钢的室温拉伸性能随着硼含量的增加先升高后降低,并且在硼质量分数为0.010%时FB2钢的室温拉伸性能达到最强。当硼质量分数由0增加到0.010%时,FB2钢的室温拉伸性能升高,这是由于硼元素的加入抑制了M₂₃C₆型碳化物的粗化,从而提升了FB2的强度;当硼质量分数由0.010%增加到0.030%时,FB2钢的室温拉伸性能降低是由于硼元素与氮元素结合形成了BN夹杂物,引起应力集中,且大尺寸的BN夹杂物诱发了孔洞的形成,降低了FB2钢的性能。FB2钢的冲击功随着硼含量的增加呈现降低的趋势,且当硼质量分数为0.020%和0.030%时,冲击功出现了骤降,这是由BN夹杂物的单位数量、平均尺的上升和大尺寸BN及杂物的析出导致的。     

硅对铁素体耐热不锈钢韧脆转变行为的影响

铁素体耐热不锈钢18Cr-Al-Si具有优良的导热性能及良好的耐高温气体腐蚀性能,同时复合添加铝和硅元素又确保了其具有优异的抗高温氧化性,该钢是应用于超(超)临界电站锅炉连接件的一种新型耐热钢材料。以往,对于连接件材料的加工主要采用传统的水切割加工成型方法,但生产效率较低且成本较高;采用室温冲压加工成型的方法时,由于该类铁素体耐热不锈钢板脆性较大,容易在钢板厚度中心处产生裂纹;而采用带温冲压加工(即在韧性温度区间加工)时,则可避免钢板中心开裂的问题。为了提高连接件材料的生产效率,需要优化和确定该钢带温加工工艺参数。采用系列温度夏比冲击试验方法并借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及能谱仪(EDS),研究了硅含量(质量分数为0%～0.9%)对18Cr-Al-Si钢韧脆转变行为的影响。结果表明,随着硅含量的增加,各试验温度下的冲击吸收功逐渐降低、韧脆转变温度(DBTT)升高、微观断口中解理面数量增多、韧窝面积逐渐减少。硅元素对退火后的18Cr-Al-Si钢微观组织及析出物影响较大,随着硅含量的增加,钢中铁素体晶粒尺寸逐渐增加,M₂₃C₆     

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。     

S31609奥氏体不锈钢中残留δ铁素体的腐蚀行为

对含残留δ铁素体的S31609奥氏体不锈钢进行650 ℃、保温2h的敏化处理,通过金相蚀刻、电子探针和扫描开尔文探针显微镜分析并比较残留δ铁素体和奥氏体晶界处的腐蚀特征.结果表明,随着敏化过程中残留δ铁素体快速分解成稳定的σ相、二次奥氏体(γ2)和Cr23C6,尽管奥氏体晶界和δ/γ相界处没有明显的Cr/Mo贫化区,但...     

模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。