热处理及锻造工艺对1Cr12Ni3Mo2VN叶片钢横纵向冲击性能的影响

为了解决1Cr12Ni3Mo2VN叶片钢横纵向性能差异较大的问题,采用金相、SEM、XRD、TEM、拉伸、冲击等实验手段研究了不同热处理及锻造工艺对1Cr12Ni3Mo2VN钢的组织、析出相和力学性能的影响。研究结果表明,淬火温度在1040~1060℃区间,该叶片钢的冲击韧性最好,在1040℃淬火时横纵向冲击比达到0.9,满足性能要求。同时,进行了二次回火处理,得出适当提高二次回火温度也有利于冲击韧性提高。这主要是因为提高二次回火温度使马氏体分解,细小的碳化物析出相增多,在保证硬度的情况下提高了冲击性能。镦拔工艺对该叶片钢的横纵向力学性能的影响不明显,镦拔次数增加反而会降低横纵向冲击功之比,因此生产中采用一镦一拔开坯即可满足性能要求,为现场生产提供了较好的解决方案。

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。

Phase Transformation Strengthening of Hot Extruded Inconel 625 under High-temperature Load Environment

Microstructure evolution and properties of hot-extruded Inconel 625 alloy were investigated at different creep temperatures, aging time and strain rates. The experimental results indicate that the Inconel 625 alloy exhibits an excellent creep resistance at 700 ℃ and below. When the creep temperature rises to 750 ℃, the creep resistance falls drastically due to the failure of phase transformation strengthening and the precipitation of a large amount of δ phase and σ phase at the grain boundary. The special temperature-sensitive characteristics of Inconel 625 alloy play a very important role in its fracture. When the strain rate is 8.33×10^-3s^-1, the strength of the specimen is higher than that of other parameters attributed to the effect of phase transformation strengthening. With the increase of Ni3(Al, Ti), the phase transformation strengthening inhibits thickening of the stacking faults into twins and improves the overall mechanical properties of the alloy. With the increase of the aging time, the granular Cr-rich M23C6 carbides continue to precipitate at the grain boundary, which hinders the movement of the dislocations and obviously increases the strength of the samples. Especially, the yield strength increases several times.

国产TP310HCbN钢在高温应力下的组织结构

为探讨TP310HCbN的强化机理和失效原因,借助透射电镜和扫描电镜对国产TP310HCbN钢在高温应力作用下的组织结构进行研究。结果表明:经高温应力作用,晶内析出面心立方结构的M23C6碳化物和简单四方结构的NbCrN,晶界也析出M23C6碳化物,长时间试验条件下M23C6上析出σ相;高温应力下析出的M23C6和NbCrN提高了TP310HCbN钢持久断裂试样的硬度;晶内和晶界析出的M23C6碳化物的晶格常数均为基体的3倍,并与基体保持完全共格关系;随着试验时间延长,M23C6碳化物数量增多。对于国产TP310HCbN钢,在运行环境下需关注σ相和碳化物的分布、尺寸及其数量。

620℃汽轮机用FB2转子钢高温时效过程的组织与性能演变

为获得620℃汽轮机转子材料FB2钢在高温下的微观组织和力学性能演变规律,该文对FB2钢在620℃下进行了高温时效特性试验研究。通过室温拉伸试验、冲击试验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析、透射电镜分析等方法对不同时间的FB2钢时效试样进行了微观组织与性能的表征。结果表明,高温时效过程中,FB2钢的强度随时间增加而缓慢降低,其延伸率和冲击吸收能量基本不变;该钢的马氏体板条宽度随时间未见明显粗化,位错密度随时间略微下降;M23C6尺寸相比于供货态未见明显粗化,时效10000h后平均尺寸约250nm。大量弥散分布的M23C6颗粒是FB2钢保持高温强度的重要原因。时效过程中,FB2钢的原奥氏体晶界和马氏体板条界处优先析出Laves相,其以吞噬机制逐渐长大,时效10000h后Laves相尺寸达到2.8μm,这是FB2钢微观组织老化的重要特征。研究结果可为620℃高效超超临界机组汽轮机转子的运行监督以及安全评估提供技术支持和依据。

316L奥氏体不锈钢中时效条件下析出相演变行为的研究

通过定量金相、SEM&EDS、TEM等实验技术分析316L奥氏体不锈钢中析出相随时效时间、温度的变化,并测定析出相的体积分数与尺寸,结合热力学计算表明:在316L奥氏体不锈钢中,经850℃时效处理后,析出相为M_(23)C_6型碳化物,且随着时效时间的延长,析出量明显增多,尺寸增大;经650℃时效处理100 h后,主要析出相类型为x相。

Inconel 690镍基合金平衡相的热力学计算和实验分析

采用Thermo-Calc软件研究了经1 t真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼的典型Inconel 690镍基合金(%:0.015C、29.42Cr、9.10Fe、0.26Ti、0.16Al)的平衡相析出规律,以及合金成分对M_(23)C_6相析出行为的影响。通过扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和X-射线能谱法对固溶和敏化处理的Inconel 690合金的组织进行了实验分析。结果表明,Inconel 690镍基合金平衡态析出相主要为M_(23)C_6和M(CN);当固溶温度≥1000℃时,M_(23)C_6完全溶解。计算结果指出,合金中碳含量对M_(23)C_6析出量的影响最大。

高Cr铸造Ni基高温合金K4648的显微组织

真空感应熔炼高Cr铸造Ni基高温合金K4648,重熔浇注成等轴晶成形试棒。对薄截面试棒和厚截面中柱管浇道进行(1180℃,4h)固溶处理和(1180℃,4h)+(900℃,16h)标准热处理。铸态和热处理态试样通过光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析和X射线衍射分析确定合金中相的种类、形貌和成分。结果表明:K4648合金铸态组织中主要存在γ基体、初生α相和MC碳化物;初生α相是Ni、Mo和W在Cr中的过饱和固溶体,其中Ni含量(摩尔分数)可达30%以上,本研究中的α相可命名为α-(Cr,Ni);在0.2N载荷下,该α相的维氏显微硬度值为6.3GPa,是一种硬而脆的相;经(1180℃,4h)固溶处理,初生α相和MC碳化物都会回溶,并且转变为M23C6碳化物,M23C6碳化物比初生α相具有更高的Cr含量和更低的Ni含量。固溶处理后特别是在厚截面试样中还残存未转变的α相和MC碳化物。(1180℃,4h)+(900℃,16h)标准热处理后,合金内部广泛析出片状次生α相和γ′-Ni3(Al,Ti,Nb)相,且在晶界区补充析出粒状M23C6碳化物,起到强化合金的作用。

TP304H奥氏体不锈钢锅炉管长期高温运行后的组织变化分析和研究

对TP304H钢管在电厂长期高温运行后的组织变化和析出相进行了研究和分析,所得结果表明在长期高温、高压的运行过程中,TP304H钢管组织特征发生明显变化,析出相增加,主要是M23C6型碳化物和σ相,并随着析出物的增加,奥氏体耐热钢的机械性能下降,直至被破坏。为此,指出高温是影响析出相形成的主要因素。

时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

为了研究时效温度对S31042钢析出行为的影响,在650、700、750℃下对S31042钢进行了长时时效处理。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射,观察及分析了钢中析出相的演变。结果表明,时效温度对钢中析出相种类的影响较小,钢中的主要析出相为M_(23)C_6相、Z相和MX相,700、750℃时效过程中有σ相析出。随着时效温度的升高,晶界处的M_(23)C_6碳化物的析出速率和粗化速率明显加快,而Z相受温度变化影响较小。M_(23)C_6相的粗化受C元素的扩散控制,Z相的粗化则主要受Nb元素的扩散控制。

HAYNES282镍基合金的平衡析出相及焊缝微观组织

利用热力学软件JMatPro分析700℃等级汽轮机焊接转子材料HAYNES282的合金元素对平衡相析出行为的影响,在此基础上分析研究焊缝微观组织。结果表明,282合金的热力学平衡析出相为γ、γ′、MC、M_6C、M_(23)C_6、M_3B_2、σ、μ,各析出相的含量与温度具有一定的规律性,元素含量的变化对平衡态的析出相有直接影响。从微观组织可以看出,固溶后的焊缝出现栅状组织,在焊缝一次枝晶内沿枝晶生长方向线性排列,但取向各异。焊缝组织析出相主要为(Cr、Fe、Mo)_(23)C_6、(Mo,Co,Fe)_6C。

INCONEL617合金的高温时效析出相

INCONEL 617合金(简称617合金)具有较好的高温强度、塑性以及良好的抗氧化、抗腐蚀性能,故可作为超超临界机组耐高温候选材料。为进一步了解617合金长期高温时效后的析出相及其组织结构,在760℃下对该合金进行长达10 000 h的时效试验,借助扫描电镜和透射电镜等分析设备研究617合金高温时效处理(简称时效)后的析出相。结果表明:在760℃时效10 000 h过程中,617合金析出面心立方结构的M23C6、M6C碳化物和面心立方有序结构的γ′相,γ′相分布于晶内,M23C6和M6C碳化物在晶界和晶内均有析出;整个时效过程晶内析出相基本稳定;时效300～3 000 h过程中,晶界析出相均呈不连续分布,时效至5 000 h,晶界碳化物聚集且连续分布,晶界M6C碳化物数量明显增多;时效300 h后硬度明显升高,时效1 000 h后硬度达到最大值,时效5 000 h后硬度有一定幅度降低。

富C和富(Al,Ti)的617B合金750℃时效组织与硬度及冲击吸收能量的研究

研究了C和(Al,Ti)质量分数不同的2种617B合金在750℃时效5 000h、7 500h和10 000h后的硬度和冲击吸收能量。利用OM和SEM/TEM观察其显微组织并结合EDS+MPST方法进行相定量分析。结果表明:与Al、Ti质量分数较高的合金B相比,C质量分数较高的合金A固溶处理后晶粒较细,沿晶界析出的M23C6相连续分布,其冲击吸收能量较低。5 000～10 000h时效后,合金A的γ′相体积分数虽然较低,但晶内均匀分布极细条状M_(23)C_6相和γ′相的复合组织,其硬度基本不变;合金B中γ′相体积分数虽然较高,但仅在晶界附近分布有较少的M_(23)C_6相和γ′相的复合组织,其硬度明显降低;随时效时间的延长,合金A晶界上M_6C相略有增加,其冲击吸收能量较高。而合金B晶界上μ相明显增加,因此合金B的冲击吸收能量明显较低。晶界析出影响原始晶粒大小及其冲击吸收能量,而晶内均匀分布的M_(23)C_6相和γ′相的复合组织可提高其硬度的稳定性,C和(Al,Ti)的添加量对上述现象起决定性作用。

Si元素对11.5CrMoxSi铁素体马氏体钢第二相组织演变的影响

铁素体马氏体钢(FM钢)是高性能快堆燃料包壳的候选材料。设计了Si含量分别为0.6%、0.9%、1.2%和1.5%的11.5CrMoXSi铁素体马氏体钢,研究了Si元素在老化过程中对铁素体马氏体钢第二相组织的影响。结果表明,Si含量影响组织中M23C6和Laves相的数量和分布,进而影响材料的力学性能。Si含量为0.6%时,M23C6碳化物倾向于在晶粒内弥散析出,对材料基体的强度有很好的提升,但随着老化进行,M23C6互相吞并长大,逐渐失去弥散强化作用;当Si含量达到1.5%时,M23C6相倾向于在晶界处分布,随着老化进行其数量和分布保持相对稳定。此外,Si元素会在M23C6相附近的微晶界处聚集,促进Laves相的生成,且其数量、大小和体积分数不断增加,强化作用明显。老化之前,Si含量较低的材料,其硬度和抗拉强度更高,老化初期的50 h内,低Si含量FM钢的硬度和抗拉强度迅速降低;而Si含量为1.5%的FM钢硬度保持稳定,抗拉强度略有提升。

超超临界压力锅炉用T92/P92钢析出相的研究进展

T92/P92钢作为超超临界锅炉的候选用钢,在长期高温蠕变过程中会有大量的析出相析出,严重影响其高温蠕变性能。综述了国内外关于M23C6型碳化物、MX型碳氮化物、Laves相和Z相4种析出相的研究进展,概述了未来对T92/P92钢中析出相的研究方向。

Inconel 617合金中第二相的析出规律研究

利用SEM和TEM对Inconel 617合金在700℃时效0~1000 h后的M23C6碳化物和γ′-Ni 3(Ti,Al)相的析出规律及第二相析出对硬度的影响进行了研究。结果表明,700℃时效过程中样品在160 h时达到硬度峰值,且硬度的提高与晶界处析出的不规则M23C6碳化物、晶粒内部析出的棒状M23C6碳化物和球状γ′相有关,其中γ′相对材料的强化效果更明显。时效初期,第二相以M23C6碳化物为主,γ′相倾向在碳化物周围的富Al和Ti的区域形核长大。两种相互依附的析出相存在共格取向关系,限制彼此的生长。γ′相数量不断增多并向碳化物内部生长,导致碳化物逐渐分解。时效后期,晶粒内部的碳化物几乎消失,晶粒内部弥散分布着大量球状γ′相。根据实验结果,讨论了两种析出相的析出长大规律。

Sanicro25耐热钢中析出相的热力学计算与平衡相分析

利用热力学软件Thermal-Calc计算了Sanicro25耐热钢中的平衡态析出相,分析讨论了关键元素含量变化对析出相的影响规律。研究结果表明:增加钢中W、C含量可以升高M23C6的回溶温度以及增加M23C6的析出量,Cr、Co含量对M23C6的析出量没有明显影响;Cr含量越低,W含量越高,Laves相的回溶温度越高,析出量越大;Cr、N含量越低,Nb含量越高,MX相的析出量越高;Nb含量越高,N含量越少,Z相的析出量越大;W、Cr含量越高,σ相析出量越大,回溶温度越高。

回火时间对T91钢625°C持久性能及组织演变的影响

研究了不同回火时间对T91钢625°C下持久性能及形变前后组织的影响.结果表明:回火时间对T91钢625°C持久寿命的影响与施加的持久应力水平有关;低于118 MPa的应力下,回火时间较长的试样具有更高的持久性能,而在较高应力下则反之;长时间回火对Laves相在后续低应力持久过程中的析出起到促进作用,但并未对持久性能造成不利影响,其原因可能是Laves相的析出阻滞了M23C6强化相的粗化.

退火处理对0Cr21Ni6Mn9N钢管析出行为的影响

利用箱式退火炉对0Cr21Ni6Mn9N钢管进行不同工艺的退火处理,采用OM和SEM观察了退火后0Cr21Ni6Mn9N钢管的微观组织,并研究了退火对钢管析出行为的影响,结果表明钢管在630~850℃退火时有明显的M23C6型碳化物析出,在800℃左右析出最多,析出量随温度的升高先增多后减少,在850℃退火时基本无析出物;在650℃退火10 min后,在钢的晶界处有少量析出;随着退火保温时间的延长,析出量增多,且逐渐向晶内生长。

C含量对690合金M23C6相析出行为的影响

为了研究0.011%~0.033%范围内C质量分数对690合金M23C6相析出行为的影响规律,采用SEM、TEM、物理化学相分析和热力学计算等手段,考察了不同C含量与M23C6相析出数量及析出位置关系。结果表明,随着C含量增加,M23C6析出相质量分数增加、完全固溶温度提高,前者与C质量分数呈线性关系变化,后者则符合抛物线关系。C含量升高,M23C6相的吉布斯自由能下降,从基体中析出M23C6相这一固态相变过程的驱动力增大,在相同的保温时间下,促进M23C6相在更多位置上的析出及其析出形貌的显著变化。对于较高C含量的690合金,除在晶界和孪晶端部外,还可在孪晶内部观察到M23C6相析出现象,其析出相颗粒发生粗化的同时,相质量分数也逐渐增加。