Fe-0.06C-12Cr-1.9W-0.5Mo-3.0Co-VNbN耐热钢的显微组织分析

为进一步提高铁氏体/马氏体耐热钢的高温蠕变强度,试验研究了一种含钴的新型高铬耐热钢:Fe-0.06C-12Cr-1.9W-0.5Mo-3.0Co-VNbN.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析研究了该耐热钢在正火回火状态和650℃长期时效过程中的显微组织.结果表明:在1 100℃×1h正火处理 700℃×1h回火处理状态,钢的显微组织为板条状回火马氏体,在原奥氏体晶界和板条界上有M23C6型碳化物析出,在板条内分布有纳米尺寸的MX相;在650℃长期时效过程中有Laves相(Fe2W)和Z相(CrVNbN)析出,Laves相在原奥氏体晶界和板条界析出.钢的硬度随着时效时间的延长先增加后降低.     

回火次数对P91焊管接头力学性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射分析、透射电镜、选区电子衍射及常温与高温拉伸试验等检测手段,基于不同回火次数下P91焊接接头显微组织的演化过程研究其对力学性能的影响.结果表明,随着回火次数的增多,接头显微组织主要保留了板条马氏体位向的回火索氏体,主要相为α-Fe相和Fe-Cr相,热影响区的室温及高温强度先增大后减小.在回火一次时,弥散析出的MX(M=V/Nb,X=C/N)型碳氮化物、位错缠结及亚稳态的位错网对接头有一定的析出强化及位错强化作用,其力学性能较佳,高温抗拉强度达最大值232.66MPa;随着回火次数进一步增多,离散分布的碳化物Cr23C6逐渐偏聚并在晶界处演化为串链状分布,使晶界脆化,强度降低,但韧性有所改善.     

中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理

通过光学显微镜、透射电镜和化学相分析等方法研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢的组织特征、析出行为及其与性能的关系.结果表明:CLAM钢淬火态组织为马氏体,760℃回火后组织转变为细小均匀的索氏体.其室温下的抗拉强度为697MPa,屈服强度为652MPa,延伸率为24.4%;600℃时抗拉强度为453MPa,屈服强度为452MPa,延伸率为23%.韧脆转变温度为-60℃.CLAM钢中的析出物主要为30～70 nm的M23C6和Ta(C,N),这些主要分布在晶界且少量弥散分布于晶内的析出物是强化CLAM钢的主要方式之一.     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

回火温度对高Cr马氏体耐热钢组织与性能的影响

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)等手段,系统研究了不同回火温度下9%Cr马氏体耐热钢的组织及力学性能变化.结果表明:回火后位错网络化、析出相形态、板条马氏体破碎化等是影响力学性能变化的主要因素.正火并760℃回火后在室温和550℃条件下抗拉强度分别达到657和556MPa,0℃冲击功达到285J,此回火温度下实验钢具有最佳综合力学性能.700, 820,850℃回火,韧性大幅降低.高温服役条件下不发生粗化的MX相弥散分布在铁素体和马氏体中,与马氏体高温回复形成的亚稳态多边形结构有效提升耐热钢抗高温蠕变性能.     

690MPa级海洋平台用特厚齿条钢的回火稳定性

研究了长时间回火(2,4和8h)对海洋平台用齿条钢A514 GrQ显微组织及力学性能的影响.结果表明,回火过程中,淬火态马氏体板条组织发生回复,C,Cr,Mo和V等元素扩散,析出MC,M₂C和M₂₃C₆型碳化物,回火2h后碳化物类型趋于稳定,并发生Ostwald熟化现象;随着回火时间的增加,实验钢的抗拉强度由淬火态的1100MPa逐渐降低到回火8h时的813MPa,屈服强度由淬火态的931MPa逐渐降低至回火8h时的725MPa;淬火态实验钢回火2h后,-60℃冲击功由淬火态的187J增加至238J,继续增加回火时间,冲击功趋于稳定,约为245J;延伸率由淬火态的15.2%增加至回火2h时的16.7%,并且随着回火时间的增加,升高至回火8h时的19.5%.实验钢在600℃回火2~8h过程中,具有良好的回火稳定性和强韧性匹配,最佳回火时间为2h.     

钒对高铁制动盘钢中碳化物析出及力学性能的影响

随着列车时速不断提高,制动盘承受的热负荷不断增大,这对制动盘材料提出了更高的要求.为了提高制动盘钢的机械性能及耐热疲劳性,钒元素被添加到制动盘钢中.本文研究了不同淬火温度时V含量对Cr-Mo-V系制动盘钢组织及力学性能的影响,并通过Thermo-Calc热力学软件、碳复型、透射电镜、能谱分析等方法对不同V含量时析出相的演变规律进行研究.结果表明,增加钒含量使高温析出的V(C,N)含量增加,细化奥氏体晶粒和回火马氏体组织.淬-回火态析出相主要为V(C,N)、(Mo,V)C、M7 C3和M23 C6.随钒含量增加,大尺寸M23 C6和M7 C3的析出被抑制,对韧性损害降低;小尺寸(Mo,V)C含量增多,析出强化效果增强.淬火温度为880～900℃时,增加钒含量能细化马氏体和减少大尺寸碳化物,弥补了析出强化对韧性的损害,故冲击功变化不大.淬火温度为920～940℃时,提高钒含量促使(Mo,V)C量急剧增加,冲击功快速下降.实验钢淬火温度不应超过900℃.     

回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响

设计了一种新型1500MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo多组元系低合金、超高强度工程结构钢,研究了回火温度对直接淬火钢组织与力学性能的影响.结果表明,抗拉强度随回火温度的升高而不断降低,屈服强度随回火温度升高先升高后下降,延伸率和冲击功均随回火温度升高呈现先升高、后降低、再升高的变化趋势.分析认为,回火过程组织演变的物理机制一方面包括板条马氏体和位错亚结构的回复、再结晶软化过程,另一方面包括残余奥氏体的分解与马氏体中过饱和碳的脱溶及析出第2相的强化机制综合作用.250℃回火后,板条马氏体内析出ε碳化物;400℃回火后ε碳化物明显粗化,产生回火脆性;600℃回火后部分析出相在奥氏体中形核,在马氏体基体内长大和粗化,最终形态为近似球形,另一部分析出相在马氏体内形核、生长,呈现椭球形或矩形.     

淬火介质对耐磨铸钢组织和性能的影响

分别研究了以水和机油作为淬火介质的42CrMo钢和双相耐磨钢淬火+回火后的显微组织和性能.确定了双相耐磨钢和42CrMo钢的最佳热处理工艺及性能.结果表明:双相耐磨钢经水淬和油淬回火后的显微组织均为板条马氏体+针状贝氏体+碳化物;42CrMo钢经水淬和油淬回火后的显微组织分别为回火马氏体+残余奥氏体和回火马氏体+铁素体+贝氏体.经过480h的低应力磨料磨损实验发现,水淬+280℃回火处理的42CrMo钢耐磨性能最好,其相对耐磨性可达高锰钢的1.558倍.     

回火温度对低碳贝氏体高强度钢组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学性能试验机等手段,系统研究了不同回火温度下低碳贝氏体高强度钢的组织及力学性能变化.结果表明:回火后位错密度的变化、析出相的形态、板条贝氏体的合并粗化和M/A岛的分解是导致力学性能变化的主要原因.600℃回火后屈服强度较热轧态强度提高了35MPa,-40℃冲击功提高了49J,此回火温度下实验钢具有最佳的强韧性配合.回火后低碳贝氏体高强度钢韧性改善主要是由于粗大M/A岛的分解,细小弥散分布的M/A岛可有效阻止裂纹扩展,改善低温冲击韧性.     

淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.     

调质工艺对V微合金油井管用钢力学性能的影响

为应对复杂苛刻的工作环境,开发出可以达到Q125钢级标准的高抗拉、抗压和抗挤毁性能的油井管用钢,研究了调质工艺对V微合金化试样微观组织和力学性能的影响.结果表明:经调质处理后的实验钢的微观组织主要是回火马氏体和微量贝氏体,碳化物大量析出,使材料具有良好的综合力学性能.较低的回火温度和较长的回火时间可增加碳化物的析出量,从而增强沉淀强化作用.在610℃下回火70min的综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达954MPa,989MPa及13.5%. 0℃冲击功横向为25J,轧向为46J,满足Q125钢级油井管标准要求.     

正火对高Cr马氏体耐热钢组织和性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)分析,研究了正火处理对高Cr马氏体耐热钢显微组织、力学性能及断裂机理的影响.结果表明,900~970℃正火后,晶粒尺寸十分细小,在10μm以下.1060~1200℃正火晶粒尺寸迅速增长,1060℃正火晶粒尺寸约为33μm.经过1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后,室温和600℃高温拉伸屈服强度分别达到535MPa和380MPa,综合力学性能优良,而1060℃长时间正火对力学性能并无明显影响.1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后得到破碎的晶粒细小回火马氏体组织,晶界上200~300nm M₂₃C₆和晶内5~50nm MX型弥散析出有效地阻碍位错运动,进而提高了材料力学性能.     

Precipitation behavior and martensite lath coarsening during tempering of T/P92 ferritic heat-resistant steel

Tempering is an important process for T/P92 ferritic heat-resistant steel from the viewpoint of microstructure control, as it facilitates the formation of final tempered martensite under serving conditions. In this study, we have gained deeper insights on the mechanism underlying the microstructural evolution during tempering treatment, including the precipitation of carbides and the coarsening of martensite laths, as systematically analyzed by optical microscopy, transmission electron microscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. The chemical composition of the precipitates was analyzed using energy dispersive X-ray spectroscopy. Results indicate the formation of M₃C (cementite) precipitates under normalized conditions. However, they tend to dissolve within a short time of tempering, owing to their low thermal stability. This phenomenon was substantiated by X-ray diffraction analysis. Besides, we could observe the precipitation of fine carbonitrides (MX) along the dislocations. The mechanism of carbon diffusion controlled growth of M₂₃C₆ can be expressed by the Zener’s equation. The movement of Y-junctions was determined to be the fundamental mechanism underlying the martensite lath coarsening process. Vickers hardness was estimated to determine their mechanical properties. Based on the comprehensive analysis of both the micro-structural evolution and hardness variation, the process of tempering can be separated into three steps.     

Structural refinement of 00Cr13Ni5Mo2 supermartensitic stainless steel during single-stage intercritical tempering

The 00Cr13Ni5Mo2 supermartensitic stainless steel was first tempered at 570–730℃ for 2 h to observe the microstructure and hardness changes. The tempering temperature was set to 600, 650, and 700℃, which is below, equal to, and above the austenite transformation start temperature, respectively, for each holding period to investigate the effects of tempering time on the structure and properties of the steel. The microstructure of the specimens was examined by optical microscopy and transmission electronic microscopy, and the phase composition was detected by X-ray diffraction. As expected, lath refinement was observed in the steel tempered at 700℃, and the refinement degree significantly depended on the tempering time. Contrary to normal steel softening by tempering, the hardness performance of the steel was significantly enhanced primarily because of the refinement of martensite laths after single-stage intercritical tempering. It is believed that the reverse transformation of martensite (α′) to austenite (γ) is responsible for the refinement.     

回火温度对超高强高韧V150套管组织性能的影响

采用力学性能测试、金相组织观察、透射电镜以及扫描电镜观察,研究不同回火温度对超深井用超高强高韧套管组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:套管经580～700℃回火的组织均为回火索氏体,在580～630℃回火时组织比较稳定,仍然保持着淬火马氏体的位向和形状,在640℃回火时发生铁素体再结晶,在700℃回火时发生组织粗化;与热轧态相比,淬火回火后的塑性和韧性得到了很大提高,在580～700℃回火,未出现第二类回火脆性;随着回火温度的升高,套管的强度和硬度逐渐降低,塑性和韧性逐渐增加;650℃为套管最佳回火温度,回火组织均匀,铁素体再结晶充分,碳化物细小弥散分布,强度达到V150钢级,0℃时横向冲击功接近110 J,强韧性匹配达到最佳。