σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

热处理对316L耐蚀层组织转变及性能的影响

文中设计了3款不同Cr含量的316L不锈钢药芯焊丝,探究热处理对堆焊耐蚀层组织转变及性能的影响规律。试验结果表明,焊态铁素体数增加,热处理温度升高,保温时间延长都会降低堆焊层中铁素体含量,提高σ相的析出,造成堆焊层强度升高,塑性降低,甚至引发弯曲开裂现象。随着焊态铁素体数的降低,热处理后堆焊层耐蚀性有所提高,但3种不同铁素体数的耐蚀层均能通过晶间腐蚀E法检测。基于优化的耐蚀层力学性能和耐蚀性能结果,提出堆焊耐蚀层用316L不锈钢药芯焊丝合金成分设计原则,通过控制合金元素含量,使焊缝中铁素体数范围保持在5~8之间。

镍基粉末高温合金的热力学相图计算

相图计算可以为多元合金热处理工艺的制定提供重要的参考依据。利用Thermo-Calc软件对三种不同Al、Ti含量的镍基粉末高温合金进行了相图计算,得出三种合金在400~1400℃下平衡相的类型、组成和存在温度范围。研究了不同Al、Ti元素含量对合金相组成的影响规律,结果表明Al、Ti含量的增加会抑制μ相的析出,使μ相的析出温度降低,但会促进σ相的析出,提高σ相的析出温度。

激光熔覆(FeCr)_(70)Co_(10)Ni_(10)Mn_(10)高熵合金的组织和性能研究

在45钢基体上,采用激光熔覆技术制备了3种成分的(FeCr)_(70)Co_(10)Ni_(10)Mn_(10)高熵合金涂层,分析了这3种高熵合金涂层的微观组织结构、显微硬度、耐蚀性。结果表明:激光熔覆技术制备的(FeCr)_(70)Co_(10)Ni_(10)Mn_(10)高熵合金涂层与基体达到了冶金结合,随着熔覆层数的增加,涂层成分趋于稳定。随着Cr含量的增加,涂层从面心立方相转变为σ相,随着σ相大量增加,涂层的硬度提升。合适的Cr含量可以提高合金的耐蚀性能,大量的σ相会降低合金的抗点蚀能力。

CE3MN双相不锈钢铸件裂纹成因与预防

针对30″-300 Lb上装式球阀阀体用CE3MN铸造超级双相不锈钢材质,利用FactSage8.2热力学计算软件以及FSstel钢铁数据库,并结合光学显微镜、扫描电镜和能谱仪以及X射线衍射仪等试验手段,研究分析了CE3MN材质铸件在固溶处理之前切割铸态冒口时所产生的裂纹原因。结果表明:CE3MN铸件在脆性相析出的敏感温度范围以内缓慢加热或缓慢冷却过程中,由于铸造成分偏析严重而产生大量富Cr、Mo的有害金属间化合物σ相,主要以短棒状、细针状弥散分布于铁素体基体内或以长链状、条带状、珊瑚状、(σ+γ_(2))胞状以及魏氏组织长针状等形式分布于α/γ相界处。生产实践表明:在气割CE3MN铸件冒口之前,毛坯预先进行固溶处理以消除铸态脆性σ相,抑制裂纹形成和扩展,或者利用锯床先冷锯切铸态冒口后再进行固溶处理,可从根本上规避产生裂纹的温度因素。

Al含量对GH4169镍基合金组织及其稳定性的影响

GH4169合金中当Al含量处于合金标准范围内(0.45%)时,其晶内强化相γ″和γ′分开析出,晶界主要析出相为δ相;当Al含量为1.24%以上时,合金晶内析出γ″/γ′"包覆组织",晶界δ相显著减少,而析出了大量的Laves相和少量的M_7C_3相及σ相.680℃,1000h长期时效后,高Al合金中"包覆组织"长大缓慢,但晶界相数量显著增加,尺寸明显长大,而且析出了α-Cr相.随Al含量增加,这种趋势更加明显.Al含量增加显著地降低合金的室温冲击韧性,680℃长期时效后,冲击值更低.

时效温度对铸造超级双相不锈钢析出相的影响

对固溶处理后的铸造超级双相不锈钢材料进行时效处理,利用OM,SEM,XRD和TEM分析了时效温度对析出相的影响.结果表明,固溶后经时效处理,金属间相在铁素体内和铁素体/奥氏体晶界析出;650℃时效时,析出的金属间相主要是χ相;750℃时效时析出σ相和χ相,此时σ相由χ相演变而来;850℃时效下则直接析出σ相;950℃时效后,少量的σ相仅在铁素体/奥氏体晶界产生.

600MW超临界锅炉TP347H高温过热器管爆管的显微分析

对爆管相关资料和数据进行了调查。借助微机控制电子万能实验机、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等仪器设备,从爆管管样、未胀粗管管样和备用管样的拉伸性能、显微组织、晶粒度、第二相等方面对TP347H高温过热器管的爆管原因进行了分析。结果表明:TP347H高过管爆管为高温蠕变失效。TP347H奥氏体不锈钢在长期高温运行过程中于晶界处析出了σ相,且细小的晶粒度促进了σ相在晶界的析出。σ相的析出和大量存在,导致了蠕变孔洞的出现,使得TP347H高过管材质快速老化,导致高温蠕变强度下降,直至爆管。

固溶温度对S32760双相不锈钢组织和拉伸性能的影响

为研究固溶温度对轧制态S32760双相不锈钢组织和性能的影响,采用金相显微分析、原位拉伸试验和扫描电镜分析等手段对经不同温度固溶处理的S32760钢的金相组织、拉伸力学性能以及拉伸断裂机理进行了研究。结果表明:轧制态S32760钢的金相组织由铁素体和奥氏体两相组成。经850℃固溶处理后,在铁素体和奥氏体相界析出了大量块状或长条棒状的σ相。随着固溶温度升高,σ相尺寸先减小(950℃)而后σ相完全固溶于基体中(1050℃和1100℃)。经850℃固溶处理后,S32760不锈钢的拉伸强度最高而塑性最差,而经1050℃固溶处理后具有最佳的综合力学性能。850℃固溶态试样拉伸断裂方式为脆性断裂,而轧制态和950℃以上固溶态试样的拉伸断裂方式主要为韧性断裂。

时效处理对S31803双相不锈钢σ相析出及性能的影响

通过JMatPro软件计算S31803双相不锈钢σ相析出温度,结合不同时效温度下的σ相析出规律,研究σ相对S31803双相不锈钢硬度及耐蚀性的影响。结果表明,当时效温度为850℃时,S31803双相不锈钢中σ相析出速度最快且析出量最多。通过微观组织观察发现σ相在α/γ,γ/γ界面析出,其含量随时效时间增加而增加。当时效时间增至150 min时,σ相析出量增加至约5.8%。此外,大量α相分解,γ相含量也有所增加。σ相的析出提高了S31803双相不锈钢的硬度,其增长趋势与σ相析出规律相似,在850℃时效150 min的试样含σ相最多,硬度最高。另外,σ相的增加导致S31803双相不锈钢钝化膜的保护能力降低,耐蚀性下降,但是σ相的存在并不会对其腐蚀机制产生显著影响。

时效处理对AISI304钢接头组织和性能的影响

研究了时效热处理对奥氏体不锈钢AIS1304焊接接头组织和性能的影响。首先,分别采用E309-16和E310-15焊丝对AIS1304不锈钢进行焊接,并对两种奥氏体不锈钢焊接接头进行750℃时效热处理,分析了不同时效时间对上述两种接头组织和性能的影响规律。结果表明:经过一定时间时效处理后两种接头焊缝的晶界处中均有硬而脆的金属间化合物σ相析出,并且σ相的数量及体积随时效时间的延长而增加;在相同时效条件下,σ相在E309-16接头中更易析出,在两种接头中σ相的形貌也不相同;σ相的形成破坏了接头的冲击韧性。

2507超级双相不锈钢开裂原因分析与固溶工艺试验

通过对2507超级双相不锈钢开裂样品分析发现,该样品金相组织中析出的大量σ相是开裂的直接原因。为研究适当的固溶工艺,取样进行不同温度、不同冷却方式的试验。通过固溶试验可知,2507不锈钢固溶温度应以1100℃为佳,同时冷却时应快速水冷。

热处理对316L奥氏体不锈钢结构、力学和耐腐蚀性能的影响

通过热处理改变316L奥氏体不锈钢σ和δ相的体积分数,可以优化气体金属电弧添加剂制造(GMAAM)316L奥氏体不锈钢的力学性能和腐蚀性能。结果表明,1000~1200℃热处理1h对钢中晶粒形貌影响不大,但对σ、δ相含量影响较大。1000℃热处理有效地提高了钢中σ相的含量,使钢的极限强度和屈服强度都有所提高,而弹性模量和屈服强度都有所降低。1100~1200℃的热处理完全消除了σ相,导致极限抗拉强度和屈服强度降低,而弹性模量和屈服强度增加。σ相的强化效果优于δ相,但会降低钢的塑性,增加钢中产生裂纹的可能性。同时,通过热处理限制钢的σ相和δ相的数量,可以提高钢的耐蚀性。与δ相相比,σ相对钢的耐腐蚀性能的影响更大。

汽轮机低旁调节阀阀芯裂纹的成因分析

某电厂1号机组低旁阀在运行了约12000小时时,发现阀芯外表面有两道环向裂纹。通过对该机组低旁阀门阀芯的现场检验工作和全面的分析工作,找出了阀芯外表面出现裂纹的原因为错用材料;这种用错的铬铁合金在运行条件下形成了既脆又硬的σ相,导致阀芯表层产生沿晶脆裂,从而形成"表皮脆"。该文采用了化学成分分析法、复膜金相法、无损(超声波)探伤法和热应力估算组成的综合分析法,为在资料缺损事故分析提供有力工具。

焊后热处理对聚变堆用奥氏体不锈钢MAG焊焊缝金属冲击韧性的影响

对聚变堆用316LN奥氏体不锈钢熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊)接接头进行不同温度的热处理,并在液氮温度下进行夏比冲击试验。利用光学显微镜、扫描电镜、EDS分析等研究了热处理温度对接头微观组织、断口形貌及析出物的影响。结果表明,873K热处理可以显著提高焊缝金属冲击韧性,但随着热处理温度的上升,焊缝金属逐渐出现沿着晶界分布的析出物,韧性逐渐下降。断口均为延性断裂,但随着热处理温度的升高,韧窝变浅、数量变少。韧窝底部存在球状析出和不规则状析出,球状析出在焊接过程中产生,不因热处理温度而变化,不规则析出随着热处理温度的升高逐渐增多。焊材中的Mo含量过高导致焊缝金属中Mo在晶界大量偏聚,促进了σ相的析出,当σ相在晶界形成连续分布后,焊缝金属冲击韧性显著下降。

18Cr-9Ni-3Cu钢长期服役后σ相析出行为研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了18Cr-9Ni-3Cu钢在超超临界机组服役5×104h后σ相析出行为,理论方法探究了σ相析出与服役时间的关系、影响σ相析出的因素,并评估了σ相演化对蠕变强度的影响。结果表明:服役后18Cr-9Ni-3Cu钢主要析出物为MC、σ相及富Cu相,其中MC在晶界呈颗粒状析出,σ相在晶界呈不规则块状析出;服役后晶界上析出MC相会使其附近区域值升高,当≥0.900后σ相易于形核并长大,同时抑制MC生长;σ相析出主要受温度控制影响并满足JMA动力学关系,随服役时间延长,σ相析出量逐渐增加,析出速率逐渐降低;σ相在服役初期较强的强化效果随服役时间延长逐渐减弱。

S30432钢700℃持久σ相的析出及其对性能的影响

在Thermo-Calc软件模拟计算的基础上,采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对S30432钢700℃持久后的析出相特别是σ相进行分析,并研究其对持久塑性的影响.结果表明:S30432钢700℃持久后除存在富铜相、MX相和M23C6外,持久4 363h后在晶界析出块状的σ相;随着持久时间延长,σ相数量增加并粗化;晶界析出的块状σ相促使空洞形核和裂纹发展,对4 363~6 234h阶段持久塑性的骤降产生重要影响.

固溶处理对S32707特超级双相不锈钢析出相、组织及性能影响

通过Thermo-Calc热力学计算、OM和FE-SEM观察、力学性能和腐蚀性能试验对不同固溶温度下的特超级双相不锈钢进行分析和研究.结果表明:σ相和非平衡氮化物是固溶水冷组织中的主要析出相,当固溶温度低于1050℃时,σ相优先沿双相界面析出,显著降低双相不锈钢的冲击韧性;当固溶温度高于1100℃,非平衡氮化物开始在铁素体晶粒内部析出,且随着固溶温度的升高,非平衡氮化物析出数量增加.这是由于固溶水冷过程中氮在铁素体中的溶解度快速降低,过饱和的氮来不及扩散到相邻奥氏体中,只能以氮化物的形式析出.随固溶温度升高,铁素体含量增加,奥氏体含量降低,实验钢的强度增加,冲击韧性降低.在1080~1120℃之间固溶时,双相比例接近1∶1,S32707特超级双相不锈钢具有优良的综合力学性能和耐晶间腐蚀性能.

时效处理对446超级铁素体不锈钢组织与力学性能的影响

研究了800℃时效处理对446超级铁素体不锈钢微观组织与力学性能的影响。采用扫描电镜和能谱仪分析了微观组织结构,通过拉伸试验、夏比冲击试验研究了力学性能。结果表明:466超级铁素体不锈钢对800℃时效处理敏感,此时脆性σ相极易析出。少量的σ相有利于提高材料的抗拉强度;当σ相析出形成网状结构时,使材料的抗拉强度和伸长率急剧下降,即使未形成网状结构,σ相析出也会造成材料的冲击韧性急剧下降。

CoxMn2-xCrFeNi高熵合金的相稳定性

本工作通过磁控电弧炉制备了一系列Co x Mn 2-x CrFeNi(x=0.25—1.75)高熵合金,并利用XRD、SEM、EDS、DSC等手段研究了这些合金在铸态、800℃和1000℃退火720 h后的相稳定性。研究发现,Co含量不低于15%(原子分数)的Co x Mn 2-x CrFeNi合金在铸态及800℃和1000℃退火720 h后均为FCC单相。铸态Co 0.25 Mn 1.75 CrFeNi为FCC+BCC两相,但经800℃或1000℃退火720 h后,该合金中的BCC相消失,Cr元素富集,转变为FCC+σ相。在800℃退火720 h后的Co 0.5 Mn 1.5 CrFeNi不仅从FCC基体中析出了σ相,还析出了富Cr的BCC相。DSC测试表明,FCC相的开始熔化温度随Co含量的增加而升高;σ相将在1097~1120℃分解。此外,基于TCFE数据库的热力学计算结果表明,虽然通过计算可以较准确地预测FCC相的稳定性,但是不能准确地预测BCC相和σ相的稳定性。也就是说,Co-Cr-Fe-Mn-Ni体系中σ相和BCC相的热力学模型参数还需要进一步优化。