GH4145合金中γ′相析出对晶界片状M23C6相析出的影响

片状M23C6相是GH4145等高温合金中的典型有害组织,尽管过去对其析出机制的研究较多,但其析出条件一直没有明确。研究了不同固溶冷却条件下γ′相的析出规律,以及随后进行的730℃时效过程中晶界M23C6相的析出规律。通过对比分析,发现片状M23C6相的析出与γ′相析出之间存在直接的联系。当980℃固溶后的冷却速率低于4.5℃/h,GH4145合金的γ′相会在冷却过程中析出;冷却速率高于22℃/s时,γ′相的析出会被完全抑制。当GH4145合金的基体中预先析出γ′相时,M23C6相的析出和长大受元素扩散控制,最后将生长成嵌入两侧晶粒的块状。当基体中无γ′相析出时,有可能导致局部晶界发生γ′相与M23C6相的共析反应,形成互相交迭的片状组织。

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。

10Cr9Mo1VNb钢高温时效后的性能及组织研究

对10Cr9Mo1VNb钢进行了高温时效试验和时效后的室温力学性能、显微组织研究。结果表明:10Cr9Mo1VNb钢在625℃10000h高温时效后室温下σb为650MPa,与时效前的660MPa相比,仅降低了1.5%左右。透射电镜分析表明,基体析出大量弥散M23C6和MC相是10Cr9Mo1VNb钢具有优良性能的主要原因。

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。

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。

9Cr-2W耐热钢的微观组织及析出相的研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对9Cr-2W耐热钢的组织结构及析出相进行了研究.结果表明：9Cr-2W耐热钢在正火态下的显微组织为马氏体,含有几十到上百nm的NbX析出相以及几十nm的针状渗碳体,而在回火态下的显微组织为回火马氏体,析出相主要是100~300 nm的M23C6型析出相和50 nm左右的MX型析出相;9Cr-2W耐热钢在650℃、110 MPa下持久断裂后的显微组织仍为回火马氏体,持久断裂试样中除了M23C6型和MX型析出相以外,还发现尺寸为100~500 nm左右的Laves相,主要分布在晶界上.

新型12%Cr耐热钢650℃长时时效后的组织和高温强度

采用XRD、SEM和TEM等研究了650℃长时时效对12Cr-4W-3Co耐热钢显微组织及650℃高温强度的影响。结果表明:650℃时效0～5000h后,该钢的析出相为M_(23)C_6相和Laves相,高温屈服强度逐渐下降;在0～100h区间,屈服强度降低主要是由于马氏体板条回复较快;在100～1000h区间,M_(23)C_6、Laves相析出增加,板条回复减弱导致屈服强度基本不变;在1000～3400h区间,M_(23)C_6、Laves相的长大和板条的继续回复均导致屈服强度降低;在3400～5000h区间,板条的回复基本停止,M_(23)C_6、Laves相少量析出和长大的共同作用导致屈服强度基本不变。

P92钢625℃持久性能分段特征与各段中M_(23)C_6及Laves相相参数的定量变化研究

研究了P92钢在625℃下加载应力与断裂时间关系曲线的分段特征以及各试样中M_(23)C_6及Laves相参数的定量变化.结果表明,根据该钢在625℃,110—180 MPa条件下的持久实验得到的应力-断裂时间关系曲线的变化趋势,可将该曲线分为高应力-短时段(180—150 MPa,30—454 h)和低应力-长时段(140—110MPa,2881—10122 h)两个特征段;在高应力-短时段,M_(23)C_6相颗粒聚集与粗化占主导;在低应力-长时段,Laves相及M_(23)C_6相颗粒并行聚集与粗化;相成分、相含量及相间元素分配量(相参数)随时间及应力而变化.

M23C6析出相对节镍型奥氏体不锈钢冷轧表面裂纹的影响

为找出生产的节镍型奥氏体不锈钢冷卷表面裂纹形成原因,通过光学显微镜、扫描电镜对表面裂纹进行检测分析并结合热处理试验及热力学软件JMatPro进行分析计算研究。检测分析发现裂纹处晶界存在大量的析出相,据此推测析出相是导致钢材冷轧形成表面裂纹的主要原因。模拟连续退火工艺开展热处理试验,结果表明正常退火工艺无法完全消除热轧工序钢卷晶界处聚集的大量析出相。计算研究该成分体系下奥氏体不锈钢的平衡相图,结合能谱及透射电镜衍射斑点分析,结果表明M23C6碳化物的沉淀温度范围为500~925℃,钢卷从高温缓慢冷却下来会析出M23C6碳化物,析出鼻温区为850~900℃。以此结合实际工艺流程对减少钢卷中M23C6碳化物析出提出了可能的措施。

高温长期运行后F12钢焊接接头的显微组织和冲击韧性

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和冲击试验机等研究了F12钢焊接接头高温运行16.5万h后的显微组织和冲击韧性。结果表明:高温运行16.5万h后,F12钢焊接接头中的马氏体发生分解,接头中的析出相主要为M23C6型碳化物,其在晶界析出并聚集长大,呈孤立的颗粒状或链状分布;F12钢焊接接头出现显著的时效脆化现象,这与组织中M23C6相的析出、聚集长大有关;母材冲击断口为沿晶断裂,焊缝金属的为解理断裂。

P92类马氏体耐热钢焊缝黑线缺陷形成原因

通过对P92类马氏体钢焊缝黑色线性析出物缺陷(文中下称黑线)进行检测分析、原因及应力计算,确认缺陷为预热温度不足,因焊道发生马氏体相变、相变膨胀及相邻焊道的冷缩现象,导致在不完全相变区产生切应力,造成该区域产生大量晶格滑移、位错塞积,后期的高温回火过程位错回复产生空洞,并析出大量颗粒状M23C6相,导致周边贫铬贫碳形成铁素体组织;根据缺陷形成原因,提高预热温度,可减少黑线缺陷的形成。

回火温度对铁素体/马氏体双相不锈钢组织与性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜等试验手段,研究了回火温度对铁素体/马氏体双相不锈钢组织与性能的影响规律。结果表明,试验钢的组织为马氏体+铁素体,组织存在大量位错,经回火处理后,马氏体板条间以及双相界面处均发现了M23C6相析出,其颗粒尺寸随着回火温度的升高而逐渐增大。回火温度对力学性能的影响主要表现为,随着回火温度的升高,抗拉强度与规定塑性延伸强度均有所降低,断后伸长率与断面收缩率基本保持一致,而冲击性能却显著提高。此外,经回火处理后试验钢的磁性能得到显著改善。

新型奥氏体耐热钢C-HRA-5原位拉伸断裂机理

断裂机理是材料力学性能研究的主要方向之一。为了阐明C-HRA-5钢单轴拉伸断裂机理,通过原位SEM观察拉伸全过程,对该耐热钢内部微裂纹萌生—扩展—断裂进行了深入分析。结果表明,C-HRA-5钢在室温和700℃下都表现出典型的韧性断裂特征。材料断裂主要受到M23C6相和MX相的影响,微裂纹由M23C6相聚集的三叉晶界处萌生。室温时,微裂纹与晶内MX相处裂纹相连,形成穿晶裂纹;高温时,微裂纹在剪应力的作用下形成局部穿晶裂纹,导致材料最终失效。

固溶处理对马氏体/铁素体双相不锈钢组织和性能影响

利用金相显微镜、扫描电镜等试验手段,研究了固溶温度及固溶时间对马氏体/铁素体双相不锈钢微观组织和力学性能的影响。试验结果显示,随着固溶温度的升高,第二相逐渐溶解于基体中,马氏体含量逐渐增加,在力学性能方面表现为强度逐渐增大,塑韧性降低。通过相分析可知,基体中第二相为M23C6,且固溶温度越高,第二相(M23C6)在基体中的残留越少,当固溶温度高于1100℃时,第二相完全溶解到基体中。

P91钢焊缝650℃时效黑线缺陷分析

将P91钢焊缝在650℃分别时效210、1000、3000和5000 h,采用扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDS)和复相分离技术(MPST)研究了焊缝黑线/正常组织区域的合金元素(Cr、Mo)的分布变化以及M23C6体积分数变化。结果表明,焊缝黑线缺陷区域组织由δ-铁素体和周边析出相M23C6组成,黑线组织上有显微裂纹和显微孔洞;黑线组织区域的Creq较大,促进了δ-铁素体的生成;随着时效时间的延长,黑线组织区域基体中贫Cr较正常区域严重,M23C6相所占体积分数更多,且颗粒更易粗化。

瞬时过热对高铬镍奥氏体钢断裂和析出相形变的影响机理

某火电厂锅炉在进行试验管屏风压试验测试时,发现再热器管(22Cr-15Ni钢)与套管(18Cr-8Ni-Nb钢)的密封焊接处存在裂纹,通过样管宏观分析、裂纹金相分析和断口及析出相的SEM/EDS分析了其裂纹产生原因。结果表明,失效处附近存在机械应力输入和焊瘤应力集中的明显痕迹,焊瘤热输入导致局部组织过热,同时基体M_(23)C_(6)球状析出相异常长大造成微观拉应力。上述原因的综合作用最终导致机械应力从应力集中处输入产生微裂纹,并沿着过热弱化的晶界扩展,与基体析出相产生的微裂纹汇合,最终扩展成为环向断口。风压泄漏吹击断口,造成断面上因热输入异常长大的M_(23)C_(6)球状析出相上产生韧性变形凹坑和脆性开裂,并显露内部枝状晶的微观断口形貌。

非标准热处理状态P92钢焊接接头的组织和力学性能

研究了740℃热处理P92钢焊接接头时效处理前后的组织及力学性能。结果表明,P92钢焊接接头740℃焊后热处理部分组织发生回复,有少量沉淀相析出;650℃时效处理后焊缝组织以等轴亚晶为主,析出的M23C6相有所长大,同时有不规则形状的Laves相析出。650℃时效处理降低了焊接接头的硬度和冲击功,冲击韧性有所降低,断口形貌为准解离;焊接接头室温拉伸性能随时效时间延长而降低,其高温拉伸性能有所改善;740℃热处理P92钢焊接接头稳态蠕变速率随应力的提高显著增加,160 MPa条件下稳态蠕变速率是991.5×10-5%/h。