耐热钢12Cr1MoV高温时效中的耗散结构

介绍了非平衡系统的自组织现象和耗散结构,概述了珠光体耐热钢12Cr1MoV原始组织结构非平衡状态的特征、高温时效后成分和组织结构变化的主要结果,并对材料发生自组织行为的条件作了具体分析.指出12Cr1MoV钢在高温长时时效中产生的3类耗散结构特征是:合金元素、碳的晶界偏聚及脱溶沉淀;碳化物由晶内无序分布状态到晶界上的有序分布;位错数量减少及有序的特征形态.     

304L钢热变形过程的力学行为及再结晶组织演变的研究

将304L钢在Gleebl-1500热模拟机上进行压缩试验,热变形温度分别为950℃,1000,1 050,1 100,1 150℃;变形速率为0.005,0.05s-1。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察试样微观组织和位错组态。研究表明,304L不锈钢高温应力-应变曲线表现为典型的动态再结晶特征;随着变形温度的升高及应变速率的减小,动态再结晶百分数增大。动态再结晶优先在原始奥氏体晶界上形成。304L不锈钢变形后的位错形态和位错密度与变形温度、应变速率以及应变量有关,是加工硬化和再结晶综合作用的结果。     

不同温度晶界位错湮没过程的晶体相场模拟

【目的】针对不同温度的晶界位错湮没过程进行研究。【方法】采用晶体相场模型模拟中等角度对称倾侧晶界结构在不同温度下的晶界位错演化湮没过程,从位错的运动形式和体系自由能的变化,分析晶界的消失过程和位错的相互作用。【结果】具有二维三角晶格原子点阵结构形成的对称倾侧晶界是由配对的位错对按直线规则排列构成,可以看成由2套位错Burgers矢量组成。晶界湮没主要有如下几方面的特征过程:首先晶界位错攀移,然后发生位错分解,晶界发射位错,位错由攀移运动转化为作滑移运动;接着滑移位错穿过晶粒内部,直到在对面晶界上湮没;剩余的晶界位错继续作攀移运动,然后又出现位错分解,晶界再次发射位错,使得位错转为作滑移运动,与其它作滑移运动的位错在晶内相遇湮没消失。【结论】在低温情况,位错是一对一对地按照一定的顺序发生湮没,而高温情况,位错湮没可以同时出现几对位错一起发生湮没。最后,所有晶界和位错全部消失。     

12Cr1MoV耐热钢高温加热过程中位错组态的TEM研究

用透射电子显微镜(TEM)对12Cr1MoV珠光体耐热钢的位错组态和其他细节进行了观察和分析.结果表明,在12Cr1MoV正火后的高温回火和高温长时间加热过程中,12Cr1MoV中的相变位错首先发生部分回复,接着出现了位错胞结构,随后位错密度大大降低.最终,12Cr1MoV钢在高温时效后形成了低密度的线状位错组态,构成了比较稳定的位错网络.以上这些微结构变化伴随着材料力学性能的退化.     

大气腐蚀在低合金钢显微组织中的发生与发展

采用光学金相技术结合交流阻抗测量,分析了三种低合金钢在模拟的沿海大气环境中的初期腐蚀行为.实验发现,显微组织直接决定钢的初期腐蚀行为并间接影响长期腐蚀行为.在腐蚀初期,铁素体钢中的大角晶界易于被择优腐蚀,而贝氏体内的小角晶界的择优腐蚀趋势较弱,铁素体+珠光体钢的择优腐蚀集中于珠光体及其边界.铁素体裸钢有较强的耐腐蚀性,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较小;贝氏体与铁素体+珠光体裸钢的耐腐蚀性较差,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较大,长期腐蚀性能更优.这些结果表明,在适当合金化后,贝氏体作为新型低成本高强度耐候钢的基本组织极具应用潜力.     

等温淬火处理对铸造GCr15钢机械性能的研究

利用废旧GCr15钢材进行熔炼,直接用砂型浇铸得到成形铸件,研究了经等温淬火工艺对铸造GCr15钢机械性能的影响.结果表明等温淬火处理可以较大幅度提高铸造GCr15钢的抗拉强度及冲击韧性.在240~300℃温度下等温淬火,硬度可以保持在HRC50以上,冲击韧性在12J/cm2到24 J/cm2之间.     

快中子增殖反应堆燃料元件包壳材料的晶界工程技术应用展望

针对钠冷快中子增殖反应堆(简称快堆) 燃料元件包壳材料316 以及15-15Ti 奥氏体不锈钢, 讨论了通过晶界工程(grain boundary engineering, GBE) 技术进一步提高材料抗辐照肿胀以及抗蠕变性能的可行性. 通过GBE 技术能够大幅增加材料中与孪晶相关的低 重合位置点阵(coincidence site lattice, CSL) 晶界比例. 快堆燃料元件包壳在固溶退火处理后还要经过20% 左右的冷加工变形, 目的是在显微组织中引入大量位错, 吸收由辐照产生的点缺陷, 并增加吸收裂变产物的陷阱. 如果在这样的冷加工变形前大幅提高材料的低∑CSL 晶界比例, 使冷加工变形时的位错滑移在具有特殊取向关系的晶粒间的传播以及位错在特殊结构晶界处的堆积排列发生变化, 那么就有可能使冷加工后位错的分布状态有利于吸收更多的由辐照产生的点缺陷, 提高材料抗辐照肿胀的能力.     

稀土对Ni9铸钢低温机械性能及断口形貌的影响

着重研究了稀土对Ｎｉ９铸钢常温、低温机械性能和宏观、微观断口形貌的影响；考察了添加稀土钢和未添加稀土钢晶界裂纹倾向程度的大小．分析、讨论了低温机械性能、晶界裂纹倾向、断口形貌、夹杂物含量之间的关系．结果表明：添加稀土后．Ｎｉ９铸钢的晶界裂纹倾向明显降低，钢的常温、低温拉伸性能显著提高，并降低了钢的沿晶断裂倾向，但钢的低温冲击韧性并未得到改善．这与钢中晶界裂纹的倾向和夹杂物的含量有关．     

晶体相场法模拟大角度晶界的变形过程

采用晶体相场法模拟大角度晶界在外加应力作用下的变形过程,研究外加应力方向对晶界结构及位错运动的影响.研究表明：大角度晶界在应力作用下通过改变晶界曲率和位错运动使晶界发生迁移;晶界处位错形核所需临界应变与体系所受应力方向有关,其中沿平行晶界方向比沿垂直晶界方向所需临界应变更大.研究结果揭示了晶界是位错的源和汇,不仅能够产生位错,而且能够吸收位错.     

AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化

在不同温度下对AISI304不锈钢进行不同方式、不同程度冷加工,用铁素体测量仪测定马氏体相变量,研究了冷加工与马氏体相变的关系;将AISI304不锈钢在低温(液氮,-70#℃)条件下进行不同程度拉伸,采用透射电镜观测位错分布,研究了冷加工与位错密度的关系.结果表明:冷加工在一定条件下可以产生形变诱发马氏体,其含量随冷加工变形量的增大而增加;同时,冷加工导致AISI304不锈钢中金属晶粒拉长,其位错密度随冷加工变形量的增加而增大.     

热处理对硝酸熔盐中347H不锈钢腐蚀行为的影响

利用静态熔盐浸泡实验,研究了不同晶粒度的347H不锈钢在565 ℃混合硝酸熔盐(60%NaNO₃+40%KNO₃)中长达120 h的腐蚀行为.通过增重法绘制腐蚀动力学曲线,并研究347H不锈钢的表面腐蚀产物、物相、腐蚀表面微区成分,解释347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀机理.结果表明:经过固溶处理调控晶粒度的347H不锈钢在熔盐腐蚀中腐蚀速率有所降低,腐蚀动力学曲线变为线性增长趋势.通过XRD检测得到,347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀产物主要是Fe₂O₃和少量的Fe₃O₄及NaFeO₂.Fe₃O₄,结构致密,能有效减小硝酸熔盐对钢基体的腐蚀,导致347H不锈钢在腐蚀后期质量损失有所降低.腐蚀产物形貌和横截面厚度分析结果表明,经过1 160 ℃固溶处理1 h后不锈钢晶粒度达到7级时,腐蚀层厚度达到最低为0.661 μm,此时347H不锈钢在硝酸熔盐中的耐腐蚀性达到最好.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢剪切变形诱发的表面纳米化

对1Cr18Ni9Ti板材进行球磨处理,利用光学显微镜、X射线衍射和透射电镜研究剪切变形方式下深度方向的组织演变.结果表明,剪切变形可以在1Cr18Ni9Ti中诱发表面纳米化,其过程包括:奥氏体内通过位错的增殖、运动、湮灭和重组形成具有亚微米尺度的、取向差较小的位错胞;位错胞壁不断吸收位错而转变成小角度和大角度晶界,将原始粗晶分割成亚微晶;应变量和应变速率的增加诱发机械孪生,形成纳米量级的板条状马氏体;细化组织重复上述过程使晶粒尺寸减小、取向差增大,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.外力作用方向并未改变纳米化过程,但会影响变形层的厚度.     

一种双相材料的应变等效非局部本构模型

珠光体钢由众多随机取向的珠光体团构成，每一珠光体团又包含了许多交替叠合的渗碳体片和铁素体片。实验表明，具有较细片层间距的珠光体钢具有较好的综合力学性能，较高的耐磨性的抗接触疲劳性能。基于考虑此类材料中由于两相变形的不协调而存在的相间的相互约束，提出了一种应变等效非局部本构模型，在不改变材料局部参数的前提下，通过引入等效应变较好地描述了作为珠光体材料微结构基本参数的片层间距对其宏观响应特性的影响。对具有不同平均片层间距的热轧PD3和离线全长热处理PD3珠光体钢轨钢的非对称循环塑性进行了分析，得到了与实验相吻合的结果。     

超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N非敏化态晶间腐蚀与磷(硅)的晶界偏聚

运用金相、电子显微镜观察及表面分析技术,研究了超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N制造的汽提管在尿素生产环境下的腐蚀形态和机理。结果表明:该钢种在生产条件下产生非敏化态晶间腐蚀。其特征是腐蚀介质不仅沿晶界向钢的内部渗入,而且同时向晶界的两侧扩展,因而在管断面上观察到的晶间腐蚀路径较宽,但深度较浅并呈现漏斗形貌。电子显微镜观察、二次离子质谱、俄歇能谱分析及计算表明,这种材料晶界不贫铬、无第二相沉淀,但有磷(硅)的高度偏聚。晶界区磷的含量(约25％)比晶内高约三个数量级。作者认为,磷的晶界偏聚造成的与晶内在腐蚀电解质溶液中的电位差,是这种超纯奥氏体不锈钢非敏化态晶间腐蚀的原因。     

节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的组织及性能

研究了节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的热轧及固溶后的力学性能和耐蚀性能,分析了其固溶和时效析出后的组织演变规律、冷变形过程中形变诱发马氏体相变及其磁性能.结果表明:该不锈钢的固溶组织为单相奥氏体,其力学性能和耐蚀性能均高于SUS304不锈钢;800℃保温4 h后,在晶界析出粒状氮化物,随着保温时间延长,逐渐沿晶界凸起片层状析出物并向晶内生长,保温20 h后,凸出的片层状析出物直径达20μm.冷轧压下率18.3%时尚未发现形变诱发马氏体组织,随着变形量增大,马氏体含量增多,磁导率上升,但与相同条件下的SUS304不锈钢相比,冷轧板固溶后相对磁导率可降至1.002,因此可用于低成本无磁不锈钢领域.     

低碳结构钢的奥氏体晶粒超细化

以两种不同成分的低碳微合金结构钢为研究对象,结合热模拟实验与实验室热轧实验,研究原始组织、化学成分及部分加热条件对低碳钢加热过程奥氏体晶粒超细化的影响规律.结果表明,以热轧态铁素体/珠光体经温轧并且冷变形的组织为原始组织最有利于获得超细晶奥氏体(1μm);此外适量添加合金元素Nb,Ti,V,适当提高加热速度均有利于细化奥氏体,而当加热速度大于100℃/s时,对奥氏体的超细化效果不明显;另外,加热前预变形可以显著细化奥氏体晶粒,且提高其尺寸均匀性.     

400℃退火对ECAP形变Q235钢的强度和位错强化的影响

将经过淬火预处理和等通道转角挤压加工(ECAP)的Q235钢进行400℃退火.采用拉伸试验、X射线衍射(XRD)分析及描述强度-位错密度关系的Taylor公式,研究400℃退火对ECAP形变低碳钢的强度和位错强化的影响.拉伸试验表明:400℃退火使ECAP形变Q235钢强度降低,屈服强度从825 MPa下降到725 MPa,加工硬化能力和塑性显著提高.基于XRD分析和Taylor公式的定量计算说明,400℃退火对ECAP形变Q235钢的位错强化影响很小,实际强度的降低不是来自于位错强化的降低,而是来自于其他强化机制(晶界、亚晶界等)的降低.     

奥氏体焊缝热裂纹形成机理的研究──成分对25%Cr-20%Ni奥氏体焊缝热裂倾向的影响

为了弄清影响热裂纹产生的基本因素及机理，采用点焊拘束试验对 ２５－２０型及１８－ ８型奥氏体焊缝的热裂敏感性进行了试验，并对裂纹断口形貌和元素在晶间的偏析情况进 行了研究。根据含 Ｓ为 ０．０２３％的 １８－８型焊缝热裂纹断口形貌特征分析了结晶过程中 σ相对提高抗热裂性能的有利作用。确定了 Ｍｎ和 Ｒｅ对 ２５－２０型奥氏体焊缝热裂倾 向的影响规律。