σ-Phase Precipitation Mechanism of 15Cr–15Ni Titanium-Modified Austenitic Stainless Steel During Long-Term Thermal Exposure

The σ-phase precipitation in 20% cold-worked 15Cr-15Ni titanium-modified austenitic stainless steel was studied during long-term aging treatment.During the isothermal aging stage,the amount of a-phase was significantly increased at beginning and gradually became constant.The aging time only slightly affected the size and morphology of the σ-phase.Conversely,during the isochronal aging stage,the amount ofσ-phase grew rapidly with the increase in the aging temperature.The σ-phase with a large amount of stacking faults was prone to nucleate around the（Ti,Mo）C particles or at the grain boundaries.The（Ti,Mo）C particles can act as effective nucleation sites,where the σ-phase directly precipitates from the austenitic matrix.From this work,the growth of σ-phase is found to be influenced by the aging temperature,and a new mechanism of σ-phase precipitation from austenite has been proposed.

900℃时效条件下超级奥氏体不锈钢904L的析出相研究

采用Factsage热力学软件计算和实验相结合的方法,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等检测技术,研究了900℃时效条件下超级奥氏体不锈钢904L热轧板的组织变化情况。结果表明:904L不锈钢在1080℃×40min固溶处理为单一奥氏体组织;900℃时效处理过程中,析出相优先在晶界上形成,随着时效时间延长,析出相数量逐渐增加,尺寸不断增大,最终在晶界上形成网状分布;TEM和EDS表征确定为富Cr、Mo和低Ni的σ析出相,形貌以条状和块状分布为主;热力学计算结果表明904L不锈钢在平衡状态下主要析出相为σ相,与实验结果吻合。

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。

超级奥氏体不锈钢254SMo的高温析出相研究

采用金相显微镜、扫描电镜及显微硬度计等检测技术,研究了固溶时效处理及夹杂物对超级奥氏体不锈钢254SMo高温析出相的影响。结果表明:超级奥氏体不锈钢254SMo在固溶处理1250℃×30 min后,其组织为单一奥氏体,高温析出相基本溶解;当时效温度为950℃,随着时效时间的延长,高温析出相的数量逐渐增加;当时效时间为5 h,随着时效温度的升高,高温析出相的数量越来越少;夹杂物的存在可作为析出相形核核心,促进析出相的析出;高温析出相为σ相,形貌多以条状和胞状分布为主,主要为富Cr、Mo和低Ni化合物,其硬度高于基体,属于硬质相,这种硬质相的形成会降低超级奥氏体不锈钢254SMo的热加工性。

1020℃时效条件下超级奥氏体不锈钢254SMo中析出相研究

采用JMatPro热力学计算和实验相结合的方法,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等检测技术,研究了在1 020℃时效条件下254SMo超级奥氏体不锈钢热轧板中析出相的变化情况。结果表明:254SMo钢在1 200℃×60 min固溶处理后为单一的奥氏体组织;1 020℃时效处理后,随时效时间延长,析出相的数量逐渐增多,尺寸逐渐增大,并且沿轧制方向呈链状分布;TEM和EDS表征确定为富Cr、Mo、低Ni的σ析出相,形貌有不规则的齿状、块状、短棒状、长条状和胞状,热力学计算和实验研究表明254SMo超级奥氏体不锈钢中的σ相是按照γ→σ方式析出的。

超级奥氏体不锈钢254SMo高温析出相研究

采用数值模拟与实验研究相结合的方法,借助JMat Pro热力学计算软件、金相显微镜、配有能谱仪(EPS)的扫描电镜、透射电镜(TEM)等表征手段,研究了254SMo超级奥氏体不锈钢在1 020℃条件下中间相的析出规律。结果表明,在1 020℃保温过程中,呈棒状和胞状的析出相易在晶界处形成,且其尺寸及数目均随着保温时间的延长而增大,最终沿着轧制方向呈链状分布;EDS和TEM分析确定析出相为含高Cr、Mo而低Ni的相,与热力学模拟结果相吻合。

254SMo超级奥氏体不锈钢时效析出行为及析出相对其力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜,研究了不同时效处理温度对254SMo超级奥氏体不锈钢的析出行为以及析出相对其力学性能的影响。结果表明,254SMo奥氏体不锈钢中的χ相呈颗粒状分布,χ相的析出敏感温度为800℃;σ相呈条状分布,析出的敏感温度为900℃。χ相和σ相均为富Mo和低Ni化合物,σ相中的Mo含量高于χ相。时效温度为900℃时,实验钢中的析出相数量最多,实验钢的抗拉强度最高,为825 MPa;延伸率最低,为31%。结合试样断口分析结果表明,相比χ相,σ相对实验钢塑性的危害更大。

超级奥氏体不锈钢发展及第二相调控研究现状

超级奥氏体不锈钢作为高端装备制造业的关键材料,在海水淡化、海洋油气工程、烟气处理等领域得到广泛应用。但超级奥氏体不锈钢中Cr、Mo等合金元素的含量较高,在热轧、焊接等热加工过程中,在焊接热影响区极易发生因合金元素偏析导致的第二相(如σ相、Laves相等)析出,严重影响其耐蚀性能、力学性能。简述了超级奥氏体不锈钢自诞生以来的发展,综述了抑制超级奥氏体不锈钢凝固过程中第二相析出的方式,首先增加N含量可以有效细化钢的凝固组织,并且N含量与σ相析出量呈负相关;其次稀土微合金化也为调控钢中第二相析出提供了新的方向;最后是冷却速度的提高能有效改善结晶动力学,实现凝固组织细化,从而抑制第二相析出。对时效过程第二相析出的研究表明Mo含量越高,σ相偏析越严重,并且不同金属间相还会存在转化。因此,对目前超级奥氏体不锈钢的凝固偏析行为、时效过程中第二相析出行为以及均匀化制度进行了总结。

超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃下的时效析出行为

对超级奥氏体不锈钢654SMO在900℃进行不同时间的时效处理,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了析出相的显微形貌,使用能谱分析和选区电子衍射分析了析出相的成分和结构,并结合JMA方程对析出相的析出动力学进行了研究。结果表明,超级奥氏体不锈钢654SMO中的析出相主要是σ相和Cr2N相。时效10 min~1 h时,钢中析出相主要是σ相,σ相的析出位置依次是晶界、非共格孪晶界、共格孪晶界和晶内。时效1~12 h过程中,σ相开始在晶内形成针状相,随着时效时间的延长,析出相的数量越来越多,并在晶内相互交错,交织成网状。在时效24、48 h后,由于σ相富含Cr,以及σ相与奥氏体相晶界结构差异大,Cr2N相以条状或不规则的块状依附在σ相上形核生长。超级奥氏体不锈钢654SMO中析出相的析出动力学方程为X=1-exp(-0.0487t0.729)。

时效处理对AM355钢组织和力学性能的影响

利用Thermo-Calc热力学软件、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）与物理化学相分析等试验手段,研究了时效处理对AM355高强不锈钢微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,450℃时效4 h时,M23C6相析出,导致钢的强度达到峰值,而非均匀塑性变形能力与韧性却极低。时效温度在520~575℃时,（Cr,Mo）2N相析出,发生钢的二次强化,其屈强比达到峰值,塑性与韧性并没有降低,但由于逆转变奥氏体的增加及固溶强化效果的减弱使强度略有下降。时效温度在575~650℃时,逆转变奥氏体大量生成且沿原马氏体板条边界平行分布,极大程度地提高钢的均匀塑性变形能力,降低钢的非均匀塑性变形能力与强度,不会提高钢的韧性。时效温度在650~700℃时,逆转变奥氏体又重新转变为马氏体,此时钢中析出相较粗大,马氏体板条特征不明显,强度较低,钢的均匀塑性变形能力降低,其非均匀塑性变形能力升高,韧性略有降低。

中温时效对超级奥氏体不锈钢S31254析出相的影响

对超级奥氏体不锈钢S31254进行850℃、7.5~120 min时效。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对时效过程中的析出相进行研究。结果表明,在850℃时效,S31254超级奥氏体不锈钢有大量第二相,主要是以σ相为主的富Cr、富Mo、低Ni的金属间化合物析出。这些析出相形状以块状和针状为主,主要分布在晶界和晶内,部分会出现在孪晶位置。随着时效时间的延长,析出相逐渐长大且数量增多,且其Cr、Mo含量逐渐升高,Ni含量逐渐降低。经过850℃×120 min时效后,出现Cr2N和Chi相析出。

固溶时效后高氮奥氏体不锈钢的物理化学相分析

采用物理化学相分析技术研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为,确定了析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式.结果表明:氮含量低的1Cr22Mn15N0.6以M23C6型碳化物析出为主,氮含量高的1Cr22Mn15N0.9以(CrFe)2N1-x型氮化物析出为主,高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加.

含铜超级奥氏体不锈钢的固溶行为

通过Thermo-Calc热力学计算软件制定含Cu超级奥氏体不锈钢的固溶处理温度为1000~1200℃,保温60 min。通过光学显微镜、SEM与EDS研究了固溶温度对含Cu超级奥氏体不锈钢显微组织、析出相和夹杂物的影响,研究结果发现Cu能促进试验钢的再结晶及析出相的溶解,在1000℃以上固溶处理时析出相均为σ相。试验钢的夹杂物类型主要是镁铝氧化物和硫化物。确定1200℃为微Cu试验钢的最佳固溶处理温度。

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr_(2)N、π型氮化物相以及M_(23)C_(6)型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150℃,而在900~800℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr_(2)N相。

高氮低镍奥氏体不锈钢的力学性能及析出相

通过对高氮低镍奥氏体不锈钢(0Cr25Ni2Mn17Mo1NbN)进行1100℃固溶处理,水冷,利用万能拉伸试验机测试其力学性能并和316L奥氏体不锈钢进行对比。将高氮低镍奥氏体不锈钢在不同温度(700、750、800℃)时效2 h,利用光学显微镜和洛氏硬度计,观察不同温度下时效2 h试验钢的析出状况和试验钢的硬度,利用扫描电镜、透射电镜来观察和分析试验钢800℃析出物的形貌及种类。试验结果表明,高氮低镍奥氏体不锈钢在1100℃固溶处理后有良好的力学性能,高氮低镍奥氏体不锈钢在800℃大量析出相为σ相,其次是Cr2N,伴有少量Cr23C6析出,还有微量Nb(C,N)析出。析出相形态有胞状、短棒状和片状布满整个基体。试验钢时效后的硬度值要比时效前(固溶态)的硬度值高,且试样随时效温度升高其硬度值呈现上升趋势。