热时效对多元微合金化310S不锈钢显微组织和冲击性能的影响

复合添加钼、铌、钨和钽等元素对310S不锈钢进行多元微合金化,固溶后分别在不同温度(650,800℃)和不同时间(500,1000,2 000h)进行热时效处理,研究了热时效对试验钢显微组织和冲击性能的影响。结果表明:在650℃时效处理后,试验钢显微组织为奥氏体,第二相除了M_(23)C_6相外还存在Fe_2MoC相和Cr_7C_3相;在800℃时效处理后,试验钢晶内有大量针状第二相析出;试验钢在不同温度时效处理后,随着时效时间的延长,其冲击吸收功均逐渐降低;和650℃时效相比,在800℃时效处理后试验钢的冲击吸收功降幅增大,断裂方式由韧性断裂向脆性沿晶断裂转变。     

Mo/Nb/Ta/Ti微合金化310S不锈钢在700℃的第二相析出

高Cr/Ni奥氏体不锈钢在高温下的组织稳定性及第二相析出直接影响合金的力学性能,本文以低碳310S奥氏体不锈钢(Fe-25Cr-22Ni-0.046C,%,质量分数)为基础合金,通过添加多种微量合金化元素(Mo,Nb,Ta,Ti)来研究其对合金第二相析出的影响。采用真空电弧炉熔炼合金锭样品,并在1150℃进行多道次热轧,然后进行1150℃/0.5 h固溶处理(水冷),900℃/0.5 h稳定化处理并随炉冷却,最后在700℃下进行25~408 h时效处理。对不同状态下的样品进行XRD结构分析、金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)组织表征以及力学性能测试。实验结果表明,Mo/Nb/Ta/Ti共同微合金化虽然提高了合金的强度,但会使得脆性s相出现在初期的稳定化阶段,并且在随后的时效过程中,随时效时间延长,s相含量增加,但是已经析出的Cr_(23)C_6也会逐步溶解,从而恶化了合金高温下的力学性能。微量合金化会影响310S合金高温下的第二相析出行为,而影响其组织稳定性。     

Nb/Ti/Zr/W对310S奥氏体不锈钢析出相行为和力学性能的影响

为了提高310S不锈钢的高温组织稳定性,本工作系统研究了微量合金化元素(Nb, Ti, Zr和W)对310S析出相行为和力学性能的影响。设计的系列合金经过1423K热轧、1423K/0.5h固溶、1173K/0.5h稳定化处理,最后进行973K/408h时效处理。研究结果表明:W可有效提高合金的高温组织稳定性,而过量Mo元素的添加会加速Cr 23 C 6向σ转变;添加Ti和Zr可细化基体晶粒,但Ti会促使时效过程中大量脆性相的析出,严重降低合金的高温组织稳定性,从而恶化合金力学性能。Fe-25Cr-22Ni-0.73Mo-0.35Nb-0.046C (质量分数/%)合金展现出优异的高温组织稳定性和力学性能(σ YS =237MPa,σ UTS =545MPa,δ=39%),有望作为超临界水冷堆核燃料包壳的候选材料。     

Mo/Nb/Ti/Zr微合金化对Fe-Cr-Al不锈钢第二相析出和显微硬度的影响

研究了Mo/Nb/Ti/Zr微合金化对Fe-Cr-Al不锈钢中第二相的析出和显微硬度的影响。通过团簇式成分设计方法确定了三元基础成分为[Al-(Fe_(12)Cr_2)](Al_(0.5)Cr_(0.5)),进而根据相似元素替代原则添加微量元素设计出系列多元成分合金。使用真空电弧熔炼炉制备合金铸锭并对其进行1200℃/2 h的固溶处理,在800℃进行多道次热轧制成板材,最后进行800℃/24 h时效处理。对系列样品进行XRD结构分析、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)显微组织表征以及显微硬度测试。结果表明,添加微量合金化元素的种类和含量影响第二相粒子的析出状态。当合金化元素Mo与Nb的比例(原子百分比)为2:1时析出的第二相粒子在铁素体基体中弥散分布,且粒子尺寸较小,不锈钢的硬度较高为250 HV;在此基础上添加Ti替代Nb使第二相粒子的析出量显著降低而粒子尺寸略有增大,不锈钢的硬度较低为240 HV;添加Zr使析出相的粒子偏聚且粗化,但是其硬度仍然比较高(~246 HV)。     

排气阀Pyromet31V合金混晶组织研究

Pyromet31V合金具有优异的蠕变断裂强度、抗热腐蚀和抗热疲劳等性能,是制备汽车发动机排气阀的关键材料。采用OM和SEM研究排气阀不同区域内的晶粒组织、晶内γ’相和晶界碳化物形貌及合金混晶组织的演化行为。结果表明：排气阀头部中心区域为细晶区,而外部为粗晶区,中间部位为混晶区,各区域内晶粒尺寸呈双峰分布;混晶组织区域内γ’析出相及M₂₃C₆碳化物分布与细晶区和粗晶区的相当,没有出现明显的成分偏析。进一步观察对比变形前后的晶粒组织发现,排气阀头部混晶组织形貌与原始棒料中晶粒组织密切相关,表明变形工艺对其晶体组织结构影响较小。