热处理工艺对高铬低活化铁素体-马氏体钢力学性能的影响

铁素体-马氏体钢抗辐照性能优越,是用于辐照剂量较高的新型核电反应堆型结构件的候选材料。苛刻的服役环境要求铁素体-马氏体钢具有良好的综合力学性能、合适的晶粒度以及较少的内部缺陷。研究了正火+回火的热处理工艺对新成分铁素体-马氏体钢力学性能和微观晶粒组织演化的影响。采用Thermo-Calc热力学软件计算了不同相态的体积比例并与试验结果进行对比,发现两相比例变化的计算结果与试验结果高度一致。正火处理后,材料的抗拉强度和屈服强度受两相比例的影响权重最大。结果表明,采用1 080℃正火+670℃回火热处理的高铬铁素体-马氏体钢的抗拉强度为903 MPa,屈服强度为732 MPa,材料的综合性能最佳。

铁素体-马氏体钢P92在超临界水中的腐蚀性能

研究了P92钢在550和600℃超临界水中的腐蚀特性,采用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪分析了氧化膜的表面形貌、组织结构和元素分布。结果表明:P92钢在超临界水中的氧化动力学大致服从立方生长规律,600℃下P92钢的腐蚀增重和氧化膜厚度均为550℃时的3倍。P92钢在超临界水中形成的氧化膜为双层结构,氧化膜外层富Fe,而内层富Cr。600℃时P92钢氧化膜发生了开裂和剥落,其原因主要在于降温过程中基体与氧化物间的热膨胀系数不相匹配而产生的较大热应力。

带状组织对铁素体-马氏体钢拉伸断裂行为的影响

利用单轴拉伸仪、金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等研究对比了两种不同马氏体形态的铁素体-马氏体双相钢的拉伸性能及拉伸过程中的显微组织。结果表明:不均匀的带状组织对双相钢的各向均匀性具有显著影响,抗拉强度在轧向和纵向上相差约29 MPa,且相对于均匀马氏体具有更差的塑性。中心厚度处存在马氏体带试样的断口形态表现出与马氏体相关的非常大而深的凹坑,而马氏体均匀试样的断口具有典型的韧性断裂特性,这主要是由于马氏体分布影响了双相钢的断裂机理。含马氏体带试样中空隙的形核最初在马氏体的局部开裂(局部应变0.03),然后由铁素体-马氏体解理开始空隙形核(局部应变0.10),并且在相邻的马氏体区域分离而发生;而马氏体分布均匀的试样主要的空隙形核机制是在铁素体-马氏体界面处的解理(局部应变1.50),且沿着铁素体晶粒边界生长,在开裂的马氏体颗粒上形核的空隙较少。

铁素体-马氏体钢P92在超临界水中的腐蚀行为

研究了铁素体-马氏体钢P92在400-600℃、25MPa超临界水中的腐蚀行为。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-电子能谱（SEM-EDX）分析了氧化膜微观组织,对P92在超临界水中的腐蚀动力学规律进行了分析。结果表明：温度对腐蚀速率有显著影响,600和500℃的腐蚀增重分别为400℃的5.32倍和1.59倍;400和500℃超临界水中腐蚀动力学遵循立方规律,600℃时近似遵循抛物线规律;氧化膜为双层结构,外层氧化膜为柱状Fe3O4相,内层氧化膜为Fe3O4和FeCr2O4相。

机械合金化和SPS工艺制备9CrWTi-Y_2O_3/铁素体-马氏体钢

采用机械合金化(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了9CrWTi-0.35%Y2O3氧化物弥散强化铁素体-马氏体钢(9CrWTi-0.35%Y2O3/FMs)。利用SPS温度和位移测量装置、OM、FE-SEM、TEM、EDX表征了材料烧结收缩曲线及热处理前后的显微组织和成分,并采用电子拉伸试验机测试了室温拉伸性能。结果表明:9CrWTi/FMs和9CrWTi-0.35%Y2O3/FMs在烧结过程出现液相烧结特征。提高烧结温度和压力,9CrWTi-0.35%Y2O3/FMs孔隙度减小,密度提高,晶粒变细,抗拉强度增加,但延伸率仅为2%左右。富集Y—Ti—O的弥散相颗粒大小为5～20nm,较均匀地分布在基体上。9CrWTi-0.35%Y2O3/FMs烧结态、10%盐水淬火态及750℃高温回火态的显微组织分别为等轴铁素体、细长板条马氏体及等轴和残余铁素体。9CrWTi-0.35%Y2O3/FMs烧结体经盐水淬火、回火后,抗拉强度、屈服强度和总延伸率由1554MPa、1430MPa、1.8%变为1198MPa、1006MPa和12.8%。

超细晶铁素体-马氏体钢的高温氧化成膜特性及其对Pb-Bi腐蚀行为的影响

利用SEM、XRD、EPMA和XPS等研究了冷旋锻变形对9Cr_(2)WVTa铁素体-马氏体钢在650℃空气中氧化膜形成过程的影响,在此基础上考察了预氧化制备氧化膜对9Cr_(2)WVTa铁素体-马氏体钢在饱和氧液态PbBi共晶(LBE)中腐蚀行为的影响。结果表明,冷旋锻变形量的增加可提高样品的抗氧化性能,63%变形处理使抗氧化性能略有提高,94%变形处理可显著提高抗氧化性能。相较于回火态样品,63%变形处理样品形成的氧化物仍主要为(Fe,Cr)_(2)O_(3),只是氧化物颗粒尺寸略有下降;94%变形获得的超细晶样品中,不仅氧化物颗粒尺寸显著减小,而且促进了富Mn氧化物(MnCr_(2)O_(4)和Mn_(2)O_(3))的形成。超细晶样品中大幅度提高的空位浓度和位错密度、以及增加的晶界数量,显著提高了元素的扩散速率,Mn的异常快速扩散促进了富Mn氧化物的形成,稳定性好的富Mn氧化物提高了氧化膜的致密性。650℃空气中预氧化处理20 h后,超细晶样品表面获得致密性良好的富Mn氧化膜,在550℃饱和氧LBE中腐蚀500 h后,预氧化制备氧化膜可有效阻止LBE对铁素体-马氏体钢的侵蚀,并抑制了Fe的外扩散。Mn在LBE中较高的溶解度会加快富Mn氧化膜的溶解,随着Mn的不断溶解和LBE的持续侵蚀,预制备氧化膜的致密性不断下降而最终破裂,腐蚀2000 h后,样品表面形成了连续的Pb-Bi腐蚀产物。

核级不锈钢和铁素体-马氏体耐热钢在400℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为

利用腐蚀增重法,XRD,Raman光谱和SEM研究了核级304不锈钢和铁素体-马氏体耐热钢P92在400℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为.结果表明,2种材料都以均匀腐蚀为主,增重曲线遵循幂指数规律.304不锈钢的腐蚀增重比P92钢低近一个数量级,其氧化膜很薄,局部存在少量的疖状腐蚀.氧化膜主要由Cr_2O_3,α-Fe_2O_3,Fe_3O_4和尖晶石结构氧化物组成.P92钢的氧化膜主要由α-Fe_2O_3,Fe_3O_4和尖晶石结构氧化物组成,表层主要含α-Fe_2O_3.延长腐蚀时间.P92钢表面氧化膜在超临界水中溶解,导致氧化膜形貌由致密的多面体颗粒演化为相互连通的多孔网络结构.

铁素体-马氏体钢K1和K2在超临界水中的腐蚀行为

用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究国产铁素体-马氏体K1和K2钢在500℃、25 MPa超临界水环境下的腐蚀行为。结果表明,试样表面形成了稳定的氧化膜,氧化膜为双层结构,外层为多孔的磁铁矿,内层为致密的铁、铬复合氧化物。腐蚀动力学结果显示,两种材料的腐蚀行为遵循抛物线规律。K2钢在超临界水中的腐蚀增重较K1钢略高。

淬火温度对马氏体-铁素体双相不锈钢耐蚀性的影响

采用不同的温度淬火获得不同组织的马氏体-铁素体不锈钢,结合SEM、 XRD、氢渗透等手段研究了马氏体-铁素体不锈钢中各类型组织对氢扩散的影响。结果表明:双相不锈钢经过不同温度淬火后得到的显微组织不同,不同的微观结构显示出不同的氢扩散行为,其中920℃淬火后试样的耐蚀性最优,其组织中的残余奥氏体可以有效阻止氢在金属中的渗透。金属间相对耐腐蚀性具有不利影响,残余奥氏体对材料的耐蚀性贡献最大,马氏体次之,铁素体最小。

发展中的微合金化铁素体－马氏体双相钢

讨论了微合金化低碳铁素体－马氏体双相钢的组织与性能的变化规律，进行了组织和成分设计，对双相钢的发展趋向进行了探索。

不同Si元素含量9Cr耐热钢熔敷金属铅铋腐蚀行为

为研究Si元素含量对9Cr铁素体-马氏体耐热钢熔敷金属在液态铅铋中腐蚀行为的影响,将不同Si元素含量9Cr铁素体-马氏体钢熔敷金属分别在550℃饱和氧及控氧(氧浓度:1×10^(-6)%~5×10^(-6)%,质量分数)静态铅铋中进行腐蚀试验.结果表明,熔敷金属在550℃饱和氧铅铋中形成双层结构氧化层,在550℃控氧铅铋中形成不连续钝化层和厚度不均匀的双层结构氧化层,钝化层在腐蚀过程中会通过渗透机制和断裂机制在部分区域发生失效,失效区域氧化加剧形成双层结构氧化层.随着熔敷金属中Si元素含量的增加,饱和氧铅铋中的氧化层厚度降低,控氧铅铋中的钝化层连续性提高,熔敷金属在铅铋中的耐蚀性提高.

静态载荷下非调质钢高强螺栓的变形行为

利用保证载荷及透射电镜（TEM）的试验方法,分析了铁素体＋马氏体双相（F＋M）组织及铁素体＋珠光体（F＋P）组织在静态载荷下对高强螺栓永久变形行为的影响。结果表明：F＋P组织高强螺栓时效前永久伸长量达到15μm以上,时效后大幅度下降至不高于5μm;铁素体-马氏体类型非调质螺栓时效前后永久伸长量变化较小,均为1~2μm。在200~400℃范围内时效处理,F＋P类型和F＋M类型非调质钢螺栓强度先增加后减小,在250~300℃时达到峰值,但均高于未时效处理螺栓。铁素体内部大量的相互缠结的位错以及胞状亚结构（亚晶粒）是铁素体-马氏体双相钢螺栓时效前后永久伸长变化较小的原因。螺栓制造过程中的拉拔变形诱导析出纳米尺寸的细小碳化物或氮化物阻碍位错运动和沉淀强化是时效后强度变化的原因。

俄罗斯无机材料研究院关于快堆燃料包壳材料的研究

俄罗斯无机材料研究院(ВНИИНМ)是材料学研究和核燃料循环工艺、裂变核材料处理工艺等领域的著名研究机构,在快堆堆芯结构材料方面该院借助于俄罗斯丰富的钠冷快堆运行和材料学研究经验,以BOR-60和BN-600为研究试验平台,以提高BN-600和BN-800性能及开发更加先进的BN-1200为目标,开展了大量燃料棒包壳及燃料组件外套管材料的研究。本文是对ВНИИНМ近几年研究成果在俄罗斯科学杂志和研讨会上发表报告的调研、翻译和汇总,供我国有关钠冷快堆技术研究和工程设计人员参考。

低碳微合金双相钢沉淀相粒子的分析

采用萃取复型技术研究了实验室Φ450轧机控轧控冷后铁素体-马氏体双相钢(%:0.08C、0.22Si、1.02Mn、0.02Nb、0.013Ti、0.034Al)中沉淀相粒子。结果表明,该钢在1200℃时就存在尺寸为几十纳米的(Nb,Ti) (CN),经X-射线能谱分析得出,小颗粒中Nb含量大于Ti含量,形状不规则,大颗粒沉淀相主要含Ti,Nb含量较少,呈长方形;经控轧控冷后(Nb,Ti)(CN)为间隙析出,且主要在晶界处析出。

Y10Cr17钢淬火温度的研究

Y10Cr17钢是一种铁素体不锈钢,在一定的条件下从高温冷却会进行马氏体转变,因此可通过淬火工艺来改变显微组织,进而改变其力学性能。研究了Y10Cr17钢热处理淬火温度与显微组织、力学性能之间的关系,从而为实际生产提供指导和服务。

1Cr17Ni1双相不锈钢的热变形行为及其热加工图

运用Gleeble-3800热模拟试验机研究了1Cr17Ni1马氏体-铁素体双相不锈钢在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.1~10 s^-1条件下的热压缩变形行为。运用双曲正弦函数构建了本构方程,得到了表观激活能为391.586 k J/mol,并基于动态材料模型绘制了1Cr17Ni1钢不同应变量下的热加工图。观察变形后的组织形貌得到较低温度下发生动态回复与动态再结晶,较高温度只发生动态回复,综合热加工图与变形后组织得到最佳热变形工艺：热加工温度范围为950~1 000℃、热加工变形速率范围为0.1~0.3和5~10 s^-1。

Microstructure and creep properties of high Cr resisting weld metal alloyed with Co

A 9% Cr ferritic steel weld metal containing 1% Co, partially substituted for nickel, was prepared by submerged arc welding (SAW) processing. The microstructure and creep properties of the weld metal were investigated. The microstructure exhibited a fully tempered martensitic structure free of δ-ferrite. The creep properties of the obtained weld metal were inferior to those of the P92 base metal at 600 and 650 °C. The values of A and n for weld metal in the Norton power law constitution at 650 °C are 1.1×10?21 and 8.1, respectively.