回火对新型机械工具钢碳化物析出行为的影响研究

采用箱式电阻炉对试验工具钢进行了不同工艺的回火处理。用扫描电镜对钢中碳化物的形貌进行了观察,用化学方法对析出的碳化物的含量和成分进行了分析。结果表明,试验钢在900℃淬火后的组织为马氏体+碳化物,有较多未溶碳化物在原奥氏体均匀分布;200℃×2 h回火对于组织中碳化物的析出不明显,300℃×2 h回火时析出相严重粗化,造成性能明显下降,而当采用160℃×10 h低温回火工艺时,析出相含量大大增加,呈细小弥散分布,性能得到明显提高;在各种工艺回火后,组织中M_3C的含量均较淬火态明显增加,而MC含量较淬火态无明显差别,M_3C析出相中主要以Fe、C、Cr三种元素为主,MC析出相中主要以V、C、N三种元素为主,还含有少量的Nb、Ti、Cr、Mo等元素。     

添加元素Cu对Al-Mg-Si合金析出相行为的影响

研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金时效过程及微观组织变化的影响.结果表明,添加元素Cu后提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度,同时缩短了合金达到峰值硬度的时间.根据透射电镜及三维原子探针的观察可知,经过170℃时效2h后,添加元素Cu的Al-Mg-Si合金中所形成的β"析出相中有Cu原子的富集,而未添加元素Cu的合金仍以GP区为主.170℃时效8h后,在含0.6%Cu合金中形成了明显的板条形Q'析出相.     

合金元素对碳化物显微硬度的影响

本文根据实验结果,从理论上讨论了合金元素对碳化物显微硬度影响的规律性。     

含Nb元素堆焊层金属中碳化物的析出行为

以堆焊连铸辊为研究对象,研制三种不同合金元素Nb加入量的药芯焊丝,采用金相显微镜和扫描电镜对其显微组织、碳化物形貌进行了观察. 采用X射线衍射仪对其相结构进行了测定. 采用Thermo-Calc软件对含铌堆焊层金属中碳化物的析出行为进行分析. 结果表明,堆焊层金属显微组织为铁素体、M₂₃C₆和MC. 随着Nb元素含量增加,其显微组织得到细化,NbC沿晶界析出. 热力学计算结果表明,析出碳化物主要为MC,M₂₃C₆. 随着Nb元素含量的增加,MC析出量增多,M₂₃C₆析出量减小. MC中主要是Nb元素,并溶解了一定量的Mo,V,Cr和Fe元素;M₂₃C₆中主要是Fe,Cr元素,即Nb元素含量变化主要影响MC型碳化物.     

镍基粉末合金中碳化物的析出行为研究

研究了FGH95镍基粉末合金固溶处理后的碳化物析出行为,并计算了碳化物的析出温度。结果表明,镍基粉末合金经过1 160℃固溶处理后,有不连续碳化物在晶界处析出。计算结果显示,固溶温度高于1 080℃时会析出NbC,高于807℃时析出TiC。     

镍基高温合金长期时效处理中碳化物的析出行为

对长期时效处理后的Inconel 751合金析出的碳化物组织进行了观察,结果表明：合金在700℃时析出的碳化物类型为M_(23)C_6,在850℃时析出的碳化物类型为MC；在长期时效中,合金存在不同类型碳化物之间的转变,较低温度时向M_(23)C_6型碳化物转变,较高温度时向MC型碳化物转变。     

镍基高温合金长期时效处理中碳化物的析出行为

对长期时效处理后的Inconcl 751合金析出的碳化物组织进行了观察，结果表明：合金在700℃时析出的碳化物类型为M23C6，在850℃时析出的碳化物类型为MC；在长期时效中，合金存在不同类型碳化物之间的转变．较低温度时向M23C6型碳化物转变，较高温度时向MC型碳化物转变。     

825合金热挤压管中碳化物的析出及回溶行为

研究了825合金热挤压管中碳化物的时效析出及回溶行为.结果表明,在750～800℃时效时,沿晶界会大量析出M23C6型碳化物,造成晶界附近Cr元素贫化,从而显著降低该合金的抗晶间腐蚀能力;晶内则几乎不出现M23C6型碳化物.固溶热处理试验结果表明,M23C6碳化物的溶解温度为950～980℃.在该温度下固溶20 min以上,可将M23C6 型碳化物充分溶解,赋予合金良好的抗晶间腐蚀能力.     

微量Ni元素添加对Cu-Cr合金析出行为及性能的影响

采用真空熔炼设备在氩气环境下制备了Cu-Cr和Cu-Cr-Ni合金，然后进行950℃×1 h固溶和450℃时效处理。使用维氏硬度计、直流数字电阻测试仪、光学显微镜和透射电镜对两种合金的性能和组织进行了分析和表征。结果表明，Cu-Cr-Ni合金在450℃时效8 h后的硬度达到峰值，为124.6 HV0.5,此时导电率为83.2%IACS,而Cu-Cr合金在450℃时效1 h后的硬度达到峰值，为116.7 HV0.5,说明Ni的添加提高了Cu-Cr合金的硬度，且能保持较高的导电率。Cu-Cr-Ni合金在时效初期(1 h)即观察到bcc-Cr相，表明Ni的添加加快了析出相的析出速率，并促进析出相由fcc-Cr结构向bcc-Cr结构转变。另外，Cu-Cr-Ni合金在时效12 h后Cr析出相仍与基体保持半共格关系。     

钼对含铌低合金铸钢碳化物析出行为的影响

借助熔炼制备合金的方法以及OM、SEM、TEM、碳化物萃取及XRD研究了含铌低合金铸钢中Mo的添加对碳化物析出行为的影响。结果表明:随Mo含量增加,组织由多边形铁素体向针状铁素体转变,片状珠光体向粒状贝氏体转变;铁素体晶粒内弥散析出的颗粒状和随机分布的短杆状碳化物增加,纽扣锭试样的硬度、强度增加,塑性降低。碳化物萃取及XRD衍射分析发现,试样中碳化物质量分数随Mo含量增加而增加;在1#Ori试样中碳化物主要为Fe3C、(Fe,Mn)3C型合金渗碳体及弥散析出的Nb(C,N)颗粒;在2#Mo、3#Mo试样中有Mo2C、Nb(C,N)和Mo(C,N)型碳化物析出。     

改善高合金工具钢碳化物不均匀度的研究

从冶炼时加入变质剂及热加工角度研究变质剂和压力加工对高合金工具钢碳化物均匀性与性能的影响,选取Cr12MoV钢进行工艺实验,精锻机采取打方工艺能有效的破碎碳化物,降低碳化物不均匀度。     

镍基粉末合金中碳化物的析出行为及热力学分析

利用Miedema和Toop热力学模型计算粉末镍基合金中碳化物的生成热、活度系数及NbC、TiC碳化物的过剩Gibbs自由能,进一步求出合金中析出NbC、TiC碳化物的Gibbs自由能与温度的关系式,研究粉末镍基合金中碳化物的析出行为.结果表明,在实验温度范围内,合金中可析出NbC、TiC碳化物,并确定出合金中NbC、TiC碳化物相的析出温度分别为1353 K和1090 K,由于Ti、Nb晶体结构的相似性,碳化物中两原子可相互置换,并以(Ni,Ti)C型线性碳化物形式存在.     

GH3230合金M23C6型碳化物的析出行为

研究了固溶态GH3230合金在800~1100 ℃时效不同时间下的碳化物析出行为。结果表明:GH3230合金固溶态组织主要为γ相+初生粒状碳化物M₆C+少量晶界粒状碳化物M₂₃C₆。试验合金在800~1100 ℃短时时效后,晶界和晶内析出的碳化物主要为M₂₃C₆型。其中晶界粒状M₂₃C₆型碳化物有沿着晶内长大的倾向,并逐渐变成胞状碳化物。在同一时效温度下,晶内碳化物析出数量会随着时效时间的增加而增加,此后会逐渐回溶,回溶开始的时间会随着时效温度的提高而逐渐提前。     

Si对Al-Zr-Y合金时效析出行为的影响

通过显微硬度与导电率测试,结合扫描电镜、透射电镜等组织观察,研究了Al-Zr-Y-Si合金时效析出行为,揭示了合金元素Si在时效析出过程中的作用。结果表明:添加少量Si的Al-Zr-Y-Si合金时效强化效果显著提高,400℃等温时效100 h后,Al-0.25Zr-0.03Y-0.10Si合金的硬度比Al-0.25Zr-0.03Y合金提高约45%。Si元素能明显加快沉淀相析出,Al-Zr-Y-Si合金在400℃等温时效的孕育期从6 h缩短为2 h,合金在时效过程中形成更加细小弥散的L12结构析出相,但过量Si元素导致沉淀相过早粗化,降低合金的耐热性能。Al-0.25Zr-0.03Y-0.10Si合金表现出最佳综合性能,对于高性价比耐热铝合金的研发具有重要意义。     

Co-Cr-W-Ni合金中碳化物析出机制的研究

Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的类型和析出机制对合金的力学性能影响显著,因此,本文用XRD、SEM-EBSD和TEM技术研究了Co-Cr-W-Ni合金时效后碳化物的析出类型、分布特征和析出机制。实验结果表明,Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的主要类型为M₇C₃、M₆C和M₂₃C₆;M₂₃C₆型碳化物主要分布于孪晶与g相晶粒的三叉交界处,与基体g相是立方-立方的取向关系;M₆C型碳化物退化分解并原位析出M₇C₃型碳化物是Co-Cr-W-Ni合金中一种重要的碳化物析出机制。     

位错阵列对Mg-Gd-Y-Zr合金析出行为的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备研究了Mg-9.5Gd-3.8Y-0.6Zr合金在单向锤锻以及265℃人工时效后的显微组织。结果表明:在440℃锤锻后的Mg-Gd-Y-Zr合金中出现了大量由平行排列的短位错组成的位错阵列。这些位错阵列在晶粒内部具有近似相同的取向,彼此之间的间距约为0.3～1.4μm。由于位错阵列是高储能、大畸变区域,在后续时效过程中有诱导第二相析出作用。人工时效时,β'相会优先在位错阵列上形核和长大,取向相同且均匀的分布在位错阵列上,形成析出相链。高温时效下溶质原子扩散加剧,位错阵列会对周围的稀土溶质原子产生强烈的吸引,导致沿着析出相链形成无沉淀析出区域(PFZ)。     

合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。     

镧对高碳合金工具钢的高温抗氧化行为的影响

在热分析仪上采用增重法对未添加稀土与添加了0.004%稀土镧的高碳合金工具钢进行高温氧化实验。利用扫描电镜、X射线衍射对样品表面氧化膜进行分析。结果表明:在1000、1100℃时,恒温氧化动力学均符合抛物线规律,氧化膜具有保护性,添加稀土镧的高碳合金工具钢的氧化激活能提高了,氧化速率常数降低了。此时稀土镧的加入细化了氧化膜的晶粒,增强了氧化膜与基体的粘附性,使氧化膜不易脱落。在1200℃时,氧化增重曲线近似于直线,含有稀土镧的高碳合金工具钢的氧化速率更快,不利于提高合金工具钢的抗氧化性,氧化膜的保护作用也丧失。稀土镧的添加不会改变实验钢氧化膜的物相组成。