热处理对一种新型析出强化型奥氏体不锈钢显微组织与性能的影响

新型析出强化型奥氏体不锈钢Fe⁃(26⁃29)Ni⁃(13⁃19)Cr⁃(2.8⁃3.0)Al⁃(1.8⁃2.4)Ti(wt.%)具有优异的高温强度和抗氧化性能。为了揭示热处理工艺与力学性能间关联关系,本文利用先进扫描/透射电子显微技术系统地研究了再结晶和时效温度对Fe⁃29Ni⁃18Cr⁃3Al⁃2.35Ti(wt.%)合金显微结构的影响,利用拉伸试验测试了热处理工艺不同合金的力学性能。试验结果表明不同温度时效处理后,钢中均析出大量与基体共格的L12结构纳米级球形析出相Ni_(3)(Al,Ti),但再结晶温度低于1040℃或时效温度高于720℃时,合金中将析出有害相{Ni2AlTi和Fe(Cr,Mo)},这些有害相虽然能够提高合金室温强度,但会消耗Al、Ti和Mo元素,降低纳米Ni3(Al,Ti)体积分数,损害合金的高温强度。

双时效工艺对复合析出强化型超高强度钢的组织与性能的影响

为了使新开发的Fe-C-Cr-Ni-Mo-Co-Al复合析出强化型超高强度钢实现较好的强韧性匹配,本研究深入探讨了双时效工艺对实验钢组织演化和力学性能的作用机制,确定最优的时效工艺参数,以达到优异的强度与韧性。研究结果表明,正常时效工艺,实验钢具有较高的抗拉强度(1924 MPa),但是屈服强度和韧性较差。双时效工艺(570℃×0.5 h+480℃×20 h)可以使钢的强度和韧性达到良好的匹配,经优化的双时效工艺后,抗拉强度仅下降42 MPa的情况下,屈服强度提高了224 MPa,冲击功提高了77%,其中,冲击功的误差为±0.5 J。组织表征与理论计算结果表明,析出强化相及逆转变奥氏体的含量对实验钢的强韧性起决定性作用,高温预时效有利于钢中奥氏体和二次硬化析出相的形核长大,逆转变奥氏体的形成有助于提升实验钢的冲击功,但奥氏体含量过高会显著降低钢的强度。当在610℃持续时效处理,沉淀相粗化和马氏体组织回复会导致强度和韧性降低。

Au-Cu-Ni合金的析出强化和润滑特性研究进展

Au基合金具有润湿性良好、电接触性稳定等优点,被广泛应用于电刷、绕组器件和导电滑环等滑动电接触材料,在信号传输系统中发挥着十分重要的作用。目前,传统的Au-Cu、Au-Mo、Au-Ni等二元系合金已不能满足实际需求,而Au-Cu-Ni三元系合金在时效过程中会发生有序强化,是潜力较大的新一代滑动电接触材料。概述了Au-Cu-Ni合金在析出相强化、析出规律和润滑改性等方面的研究进展,为滑动电接触材料的研究提供参考。

高Ti,Nb析出强化高强钢接头强度及焊接热影响区软化行为分析

采用混合气体(80%Ar+20%CO2)保护焊对高Ti,Nb析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究.结果表明,随着焊接热输入增大,接头强度有降低趋势.焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为.粗晶区晶粒长大及10 nm以下(Ti,Nb,Mo)(C,N)第二相粒子的溶解造成强化效果降低.未溶的(Ti,Nb,Mo)(C,N)第二相粒子固定了C,Mo元素,降低过冷奥氏体的稳定性,不能得到硬度较高的板条状马氏体或贝氏体,而形成硬度较低的粒状贝氏体.第二相强化效果的降低不能通过组织强化有效弥补,从而造成粗晶区软化.在细晶区热循环作用下,10 nm以下第二相粒子粗化,使得偏离其临界强化尺寸,析出强化效果降低,造成细晶区软化.

热处理温度对纳米析出强化钢组织性能的影响

开展了一系列热处理(500~750℃保温30 min后空冷)实验,分析了热处理温度对新型纳米析出强化钢组织性能的影响。结果表明:未热处理钢板的屈服强度和抗拉强度分别为510 MPa和620 MPa,显微组织为铁素体+珠光体;热处理温度在500~660℃之间时,屈服强度上升幅度在20~45 MPa之间;而热处理温度在700~750℃之间时,由于形成典型双相钢组织(铁素体+M/A岛),屈服强度仅为350 MPa。热处理温度在500~660℃之间时发生了(Nb,Ti)C的二次析出,且原有的析出物具有很好的热稳定性,宏观上表现为实验钢屈服强度提高。

800 MPa级钛铌析出强化高强钢焊接接头的组织与力学性能

采用混合气体保护焊,在13kJ·cm-1热输入下对3种不同钼、硼含量的800MPa级钛铌析出强化高强钢进行焊接试验,并对焊接接头的组织、强度及硬度进行研究。结果表明:低钼含量高强钢存在热影响区软化现象;随着淬透性元素钼和硼的添加,焊接热影响区的硬度增大,抗拉强度由720 MPa分别增至760 MPa和795 MPa;钼和硼元素的添加对(Ti,Nb,Mo)(C,N)第二相粒子在热影响区的行为没有显著影响。

喷射沉积Al-Si-Fe-Mn-Cu-Mg合金的析出强化行为

利用热分析（ＤＳＣ）、显微硬度测定和透射电子显微分析等手段研究了喷射沉积 Ａｌ－２０Ｓｉ－５Ｆｅ－３Ｍｎ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金的时效过程．结果表明，两种沉淀强化相 Ｓ－Ａｌ２ＣｕＭｇ和 σ－ Ａｌ５Ｃｕ６Ｍｇ２从合金基体中析出，它们有效地提高了合金的室温强度和高温（３００℃）强度．

γ″和γ′复合析出强化新型镍基高温合金的研究

通过ＩＮＣＯＮＥＬ７１８（ＧＨ１６９）合金中主要强化元素Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ的调整获得γ″＋γ′相的复合析出，使其组织稳定性得以提高，突破了６５０℃的使用温度上限。在γ″和γ′复合析出强化的新型镍基合金中γ″在高温时聚集长大速率降低，γ″→δ转变延迟，高温组织稳定性提高，并且其拉伸、持久和蠕变性能都比ＩＮＣＯＮＥＬ７１８原型合金为优。新型合金成分范围基本上仍保持ＩＮＣＯＮＥＬ７１８合金的基础，当Ｎｂ含量在５０％～５３％（质量分数）时，Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｎｂ的总量应控制为６５％～７５％（原子分数），且（Ａｌ＋Ｔｉ）／Ｎｂ的原子含量比在１１～１４之间。

第二相对析出强化铜合金大变形量多道次连续拉拔变形组织和性能的影响

本文以典型析出强化型Cu-0.88Cr合金为研究对象,通过大变形量多道次连续拉拔变形试验,对比研究了Cu-0.88Cr合金和纯铜拉拔过程中的抗拉强度和延伸率变化规律,揭示了第二相对铜合金组织和性能的影响。结果表明:Cu-0.88Cr合金的抗拉强度随着变形量的增大呈现先升高后降低的趋势,当应变为0.7时,抗拉强度达到最大值475MPa。纯铜抗拉强度随变形量的增加先增大后基本保持不变。当应变为4.9时抗拉强度与纯铜接近。微观组织观察表明:未变形时,第二相与铜基体界面关系为共格界面。随着变形量的增大,第二相与基体的界面关系由共格界面向非共格界面发生转变,从而导致Cu-0.88Cr合金的抗拉强度在应变大于0.7时呈下降趋势。Cu-0.88Cr合金变形过程中延伸率低于纯铜,且在开始变形后随变形量增加变化不大,分析表明第二相存在降低了延伸率,但第二相与铜基体界面关系的转变对延伸率影响不明显。

具有失稳分解转变的Al-Zn-(Cu)系合金的固溶强化与析出强化

通过组织观察、X射线衍射及硬度测定对Al Zn (Cu)系合金的固溶强化和析出强化效应进行了研究·结果表明 ,合金的强化主要取决于溶质原子的固溶强化作用 ,而合金发生失稳分解所产生的时效硬化作用很弱·对于AlZn 2Cu实验合金来说 ,其固溶强化效应约为 1GPa ,而析出强化效应约为 180MPa·Cu原子的加入不仅提高了Al Zn合金的组织稳定性 ,使合金失稳分解造成的硬化峰值的出现大大推迟 ,而且 2 %Cu原子的加入使合金的淬火硬度约提高 30 0MPa·

新型铜析出强化结构钢的研究

以Ｃｕ单一合金化为基本设想，初步探索了Ｆｅ１６５％Ｃｕ高纯净结构钢的力学性能。结果表明，这种结构钢强度高、塑性好。

Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金的析出强化行为

通过硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析、拉伸性能测试和透射电镜(TEM)微观组织观察,研究了Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金的析出强化行为。结果表明:合金具有较强的析出强化能力;合金在160～220℃下时效,随时效温度的升高,合金的时效响应速率加快,时效峰值硬度有所下降;合金在190℃时效态时,其主要析出相为S相,在190℃/24h时效态合金中还发现少量的方块状相;合金经190℃/24h时效后其常温和高温抗拉强度较同等条件下制备、同等热处理状态下的Al-4Cu-1.3Mg合金有明显的提高。

铌微合金化HSLA钢铁素体中Nb(C，N)析出强化的研究进展

介绍了含微量铌的高强度低合金(HSLA)钢铁素体中Nb(C,N)析出的数学模型,以及计算经900～1 200℃奥氏体化处理后的铁素体中NbC形核半径、形核率和形核长大率。一些研究者的试验结果表明,Nb的碳氮化物在铁素体上的析出需要较高的位错密度,与奥氏体中形成的NbC相比较,铁素体中形成的NbC相对较少,在680℃卷取钢板的抗拉强度较未经卷取直接空冷至室温的钢板抗拉强度有明显提高。

碳在奥氏体钢中的固溶限与析出强化

本文综合已有的热力学数据,分别计算了V_4C_3与γ相平衡和(Cr,Fe)_(23)C_6与γ相平衡时的砍在Fe-Mn-Ni-Cr系奥氏体中的固溶限,由此推算碳在试验钢奥氏体中的固溶限。定量地计算了V_4C_3在700℃时效时析出的体积分数,由此推算出的Orowan强度增量与实测值较为吻合。

析出强化对屈服强度增量△σ_p和低合金钢成份设计的影响

导出了含V低合金钢的屈服强度增量△σp与桥出相倾粒平均直径dp、颗粒体积分数fv之间的数值关系式．在一定温度范围内，当等温湿度降低时，dp是单调减少的，△σp是单调增加的，而fV在PTT曲线的鼻部730℃附近最大．在低合金钢的成份设计时，就析出强化而言应考虑析出相的理想化学配比式和析出相的脱溶一溶解曲线关系．

Al-0.5%Zr合金的析出强化

用电镜观察了急冷铸造的Al-Zr合金各时效时期的变形位错组织。Al-Zr合金的析出强化相为β′-Al_3Zr,Al-Li合金的强化相是δ′-Al_3Li,二者均具有Ll_2型有序结构。但Al-Zr合金与Al-Li合金不同,在时效的各个时期位错均以单一形式运动,并绕过β′质点。Al-Zr合金中位错的这种行为,是由于β′相的反相畴界能高和析出相的体积百分比低所致。

锰含量对含钛钢的析出强化的影响

通过热模拟实验和模拟轧制,研究了Mn含量对普碳钢和高钛钢的组织转变和力学性能研究。实验结果表明,随锰含量(0.4%~1.6%),过冷奥氏体淬透性明显增加,奥氏体向铁素体和珠光体转变后,组织明显细化,提高了强度和韧性,降低了屈强比,但恶化了钢的塑性。钢中加入0.10%的钛后,随Mn含量的增加,TiC析出颗粒尺寸和析出颗粒平均间距减小,钢的强度和析出颗粒平均间距f^(-1/2)基本符合线性关系。在铁素体中TiC析出显著提高钢的强度,但塑性和韧性明显恶化。通过冲击断口分析,晶粒细化虽然降低了钢的塑性,但裂纹扩展过程,单个晶粒受周围晶粒约束的将少,单个晶粒塑性并未降低,断口呈现明显的韧性断口,并且韧窝细小,可明显提高钢的韧性。而TiC的析出,降低了单个晶粒塑性,断口存在明显的脆性区域,显著降低了钢的韧性。

析出强化锡青铜时效硬化研究

采用真空离心铸造方法制备了析出强化ZCu Sn10Zn2Fe Co合金试样,经780℃下保温4 h后水淬固溶处理,随后在时效处理温度300℃、400℃、500℃、600℃下各保温4 h,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了铸态、固溶态以及时效处理后合金中析出富含铁、钴粒子的分布规律,并测量了各状态下的硬度。结果表明:合金中析出富含Fe、Co的富集相粒子,固溶处理后合金的硬度最低,随着时效处理温度的升高,析出相数目增多,分布更为弥散均匀,硬度先升高后降低,400℃时达到最大值HB134.4,与铸态ZCu Sn10Zn2Fe Co合金的硬度值HB103.6相比提高了29.7%,之后硬度急剧下降,发生了过时效。

含Cu-Cr微合金钢650℃回火时第二相析出强化的研究

将含Cu-Cr微合金钢930℃保温30min淬火至室温,随后650℃回火10min～10h。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)研究不同回火时间条件下,样品中组织演变和第二相析出行为。结果表明:回火过程中组织从马氏体和贝氏体逐渐向针状铁素体和多边形铁素体演变;硬度变化曲线上出现2个二次硬化峰值,分别为回火1h和4h时的硬化峰,前者是V和Mo的碳化物析出强化结果,后者是由富Cu相的析出强化所致,V和Mo的碳化物强化产生的硬度值增量大于富Cu相;Cr的碳化物在回火过程中析出长大速度较快,析出强化能力较弱。

Mg/Si比对6000系铝合金自然时效和析出强化的影响

采用硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析及透射电镜(TEM)表征手段,观察并研究了Mg/Si比对6000系Al-Mg-Si合金自然时效及烘烤硬化性能的影响。结果表明:合金在自然时效过程的硬化速率与Mg/Si比关系不大,过剩Si合金在自然时效阶段硬度较高,不利于其成形,而该合金较高的析出动力学使其人工时效后具有足够的强度;合金经过自然时效后会使析出相粗化,密度减小,导致合金的时效强度明显降低,自然时效对过剩Mg合金的危害作用更大,这可能与其自然时效过程中形成的富含Mg的原子团簇难以转化为β″有关。