595℃长期时效对M152马氏体耐热钢力学性能的影响

采用力学性能测试、金相分析及TEM微观结构分析,研究了M152马氏体耐热钢在595℃长期时效过程中的力学性能和结构变化,并探讨了时效脆化机制。结果表明:在595℃时效过程中,发生了显著的回复,位错密度下降,且原始组织中弥散分布的M2C和M7C3碳化物逐渐转变成M23C6碳化物,并聚集长大,导致强度逐渐降低;时效脆化的主要原因是杂质元素的非平衡晶界偏聚和碳化物的晶界析出共同作用,时效初期的脆化主要是由于M2C碳化物沿马氏体板条界的连续析出造成的。

1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢的脆化机制

12%Cr耐热钢的脆化一直是材料研究的热点问题,借助于力学性能测试、金相分析、断口扫描分析以及TEM微观结构分析,研究了1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢在淬火、回火以及时效过程中产生的脆性,结果表明:淬火时的冷却速度对冲击韧性有显著的影响,冷却速度过慢将导致不可逆脆性,其脆化机制是由于缓冷时M23C6碳化物沿原奥氏体晶界连续析出,以及回火时残余奥氏体发生分解导致M2C碳化物沿奥氏体薄膜连续析出,杂质元素的原奥氏体晶界偏聚不是产生脆化的原因,导致不可逆脆化的淬火缓冷通过的温度区间为820℃～660℃;与回火温度有关的脆性有二类:450℃～500℃回火产生的(475脆性),脆化严重,其脆化机制是杂质元素的原奥氏体晶界偏聚和脆性相的析出,去脆化处理可以恢复其韧性;另一类是在约625℃回火产生的,脆化程度较轻;高温回火后缓冷引起的脆化很复杂,杂质元素的晶界偏聚、粗碳化物的析出以及二次淬火均导致回火脆性,通过去脆化处理均可以恢复其韧性。杂质元素的晶界偏聚是脆化的主导机制,二次淬火引起的脆化受环境影响非常大,引起的脆化也非常严重,是产品质量不稳定的主要原因。595℃长期时效脆化主要是由碳化物的析出以及杂质元素的非平衡晶界偏聚引起的,临界时间约为100h,通过去脆化处理可以恢复其部分韧性。

热处理对1Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢组织和性能的影响

试验1Cr12Ni3Mo2VN钢(/%:0.13C,0.16Si,0.70Mn,11.42Cr,2.78Ni,1.67Mo,0.30V,0.036 0N)的冶金流程为30 t EAF-LF-VD-3 t ESR-锻造成Φ350mm材。研究了950~1 100℃淬火和200~700℃回火对1Cr12Ni3Mo2VN钢组织与性能的影响以及500℃,500~10000 h时效的拉伸性能。结果表明,淬火温度950~1 100℃对1Cr12Ni3Mo2VN钢力学性能的影响不明显;该钢的回火脆性区在600℃左右,但对钢的塑性的影响较小。经1 040℃淬火、540℃回火的1Cr12Ni3Mo2VN钢,在500℃时效500 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了7.7%和5.8%,时效10 000 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了13.4%和14.6%,断面收缩率下降了40%,主要原因是杂质元素在晶界处偏聚以及碳化物在晶界处析出。

回火温度对CB2钢的含硼M23C6相析出及力学性能的影响

为了研究含硼的M23C6相的析出行为对CB2钢力学性能的影响,对含硼的CB2钢分别进行了690℃、710℃、730℃、750℃、770℃和790℃的回火处理。通过OM、SEM和TEM等观察含硼的M23C6相在690—790℃回火温度中的析出行为,借助Thermo-Calc阐明回火温度对M23C6相析出行为的影响机制,结合硬度和室温拉伸等性能测试研究CB2钢中M23C6相析出行为对其性能的影响规律,确定最佳回火温度。研究发现:随着回火温度的升高,CB2钢中马氏体板条逐渐变宽,板条马氏体转变为多边形铁素体;M23C6相的平均尺寸从132.19nm增加到197.62nm,当回火温度超过750℃时,M23C6相的增大速度明显加快;CB2钢的强度和硬度降低,伸长率和断面收缩率增加;当回火温度为730℃时CB2钢的综合性能较好。

(9～12)%Cr马氏体耐热钢中微量B元素的择优分布行为及其对微观组织与力学性能的影响

(9~12)%Cr钢中添加微量B元素可显著抑制M23C6碳化物的熟化,从而提高蠕变强度,增加蠕变断裂寿命。钢中B元素的择优分布行为是其充分发挥积极作用的关键,也是深入研究其作用机理的前提,一直是(9~12)%Cr马氏体耐热钢领域的研究热点。本文简述了B元素对钢力学性能的影响,介绍了表征钢中微量B元素分布的常用实验手段。在阐述B元素在钢中的物理冶金学原理以及固溶与扩散机制的基础上,重点讨论了B元素在(9~12)%Cr马氏体耐热钢中的择优分布行为及其影响因素。最后对目前微量B元素抑制马氏体耐热钢中M23C6碳化物熟化的2种机理进行了梳理,系统地阐述了B元素的择优分布行为与其抑制M23C6碳化物熟化、提高蠕变性能的积极作用之间的关系,深化对B元素在(9~12)%Cr马氏体耐热钢中的作用机理的认识。

热处理工艺对2Cr12NiMo1W1V叶片钢组织和性能的影响

为了解决2Cr12NiMo1W1V钢短时持久性能低的问题,采用OIM、SEM、TEM等手段研究了不同淬火和回火工艺下超超临界叶片用2Cr12NiMo1W1V马氏体耐热钢的组织、室温力学性能及短时持久性能。结果表明,随着淬火温度的提升,抗拉强度和冲击吸收功略有增加,屈服强度和硬度呈降低趋势,塑性变形不明显,合金的持久性能显著增加。2Cr12NiMo1W1V优化的热处理工艺为1038℃淬火+675℃回火,合金的强韧性和持久性能较好。微观组织分析表明,提高淬火温度,合金中的大颗粒M23C6的碳化物更多固溶到基体中,并在回火过程中大量析出细小的M23C6相,减少了短时持久过程中裂纹起源,阻碍位错运动,使合金抵抗高温变形的能力增加,改善了合金的持久性能。