3.5Ni低温钢中Mn元素的强韧性作用研究

利用光学显微镜和电子探针对不同Mn含量3.5Ni低温钢的显微组织进行观察和分析,并研究了Mn元素对钢板热轧态、正火态及正火+回火态显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mn含量的变化不影响组织的类型及晶粒的大小,提高低温钢中Mn元素含量可增加置换原子Mn的比例,增强低温钢的强度,但其带状组织更为明显;降低3.5Ni低温钢中Mn含量可使带状组织减少,有利于其低温韧性的提高;正火工艺能够有效地均化、细化钢板的显微组织,改善钢板的冲击韧性,且可明显降低材料韧脆转变温度。     

合金元素及凝固模式对含氮不锈钢氮含量的影响

通过冶炼实验研究Mn、Cr和Ni对不锈钢凝固模式及铸锭氮含量的影响,探讨影响氮含量的关键因素,并分析合金元素对钢液与铸锭中氮含量影响的相互作用系数的区别.实验结果表明,影响氮含量的因素主要为钢液中氮的溶解度和不锈钢的凝固模式.增加钢液中氮的溶解度、改变凝固模式由F→FA→AF→A时,不锈钢的溶氮能力提高,氮气的溢出量减少,氮含量增加.随Mn含量增加,铸锭中氮含量线性增加,而随Cr和Ni含量增加,氮含量的变化均存在三个特征阶段.分析认为:Mn含量变化不改变凝固模式(FA),相互作用系数EMnN为-0.0286,与钢液中相近;而随Cr和Ni含量增加,凝固模式分别依次经历F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系数ECrN和ENiN非定值,分别为ECrN=-0.046和-0.011,ENiN=-0.011和0.033.     

低碳锰铌钢控制轧制及轧后快冷的组织与性能

本文研究了06Mn Nb钢中Mn、Nb含量,加热温度、轧制规程、轧后冷却及时效处理等工艺因素与轧后组织性能和断裂行为的关系。降低加热温度,采用合适的轧制规程,轧后在780—600℃之间以17℃/秒冷速冷却,碍到细小的针状铁素体晶粒,细小的M/A岛及少量粒状贝氏体组织的复合组织。提高Mn、Nb含量与加快轧后冷却有相似的作用。这样的组织比控制轧制后空冷的铁素体与珠光体组织,具有更高的σ_Y和好的低温韧性。粒状贝氏体的数量与贝氏体束的尺寸,与加热温度和总形量有很大关系,贝氏体的韧性决定于贝氏体束的大小,大的M/A岛能诱发裂纹。针状铁素体晶柱尺寸,是决定钢的屈服强度与低温韧性的主要因素。     

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.     

Nb2O5对镍基合金激光熔覆层组织的影响

为了在钢材表面制备出质量良好、组织细化的镍基合金激光熔覆层,采用激光熔覆技术,在A3钢表面进行了镍基合金粉末添加Nb2O5的熔覆试验.通过对激光熔覆工艺参数及Nb2O5含量的优选得到了质量良好的熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,当Nb2O5含量为15%,激光功率1.4 kW,扫描速度2 mm/s时,可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合的质量良好的熔覆层.Nb2O5的加入既提高了镍基合金熔覆层中的强化相比例,又细化熔覆层的组织,抑制粗大针状脆性硬质相的形成,降低熔覆层的裂纹敏感性.Nb2O5/Ni60激光熔覆层的硬度虽然降低,但耐磨性比纯Ni60提高约一倍.     

Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

低合金耐候钢在含氯离子环境中的腐蚀行为

利用干湿周浸加速腐蚀实验对比研究了低合金钢A588和SPA--H在含氯离子环境下腐蚀行为,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和电子探针等方法分析了Ni、Mn对于低合金钢腐蚀行为的影响.结果表明:实验钢锈层中的物质主要由α--FeOOH、γ--FeOOH和Fe3O4组成,但其含量存在差异;Ni元素在内锈层含量高于外锈层,Mn元素在锈层的孔洞处富集;内锈层的致密程度高于外锈层;提高合金元素Mn和Ni的含量,可以提高内锈层的致密性,从而提高低合金钢的耐蚀性能.     

Mn-V-Nb重轨钢组织与性能的研究

以研制特级耐磨重轨钢为目的,在 U 74普碳耐磨重轨钢化学成分的基础上,加入微量V,Nb 元素并适当提高 C,Mn 元素的含量,设计并冶炼出 Mn-V-Nb 重轨钢。研究了该钢的组织及性能。结果表明:Mn-V-Nb 钢的常规力学性能达到了特级耐磨轨钢的要求。在实验室条件下,抗磨损性能和抗接触疲劳性能分别较 U74 钢提高3.7 倍和 4.6倍。提高的原因在于珠光体片间距的细化及 V,Nb 元素的沉淀强化作用。     

铌对65Cr4W3Mo2V钢显微组织及机械性能的影响

通过改变65Cr4W3Mo2V钢中Nb的含量,研究了Nb对不同温度淬火回火钢的显微组织和机械性能的影响.结果表明:当加热温度超过1100℃时,随加热温度升高和Nb含量的增加,Nb对晶粒的细化作用越明显;随着Nb含量的增加,钢的机械性能提高,当Nb含量为0.25%(质量百分数,下同)时,作用最明显.     

TiFe_(0.9-x)Ni_xZr_(0.1)Mn_(0.2)(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金主要由NiTi,FeTi和(Fe,Ni)相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度(PCT)测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。     

Nb含量对纳米级NiFe薄膜ρ和磁电阻的影响

以NiFeNb为新种子层,采用直流磁控溅射法制备了(Ni82 Fe18)(1-x)Nbx(35A)/Ni82Fe18(150A)/Ta(30A)纳米级坡莫合金系列膜.测量了样品的零场电阻率(ρ),磁电阻(△R/R)和微结构.研究了ρ、△R/R随Nb含量的变化.探讨了Nb含量对坡莫合金薄膜微结构从而对其ρ和△R/R影响的微观机制.     

时效对10Ni10Mn2CuAl钢组织及性能的影响

基于富Cu相和NiAl(Mn)相复合沉淀析出强化的方式设计了一种新型高强度舰船用钢10Ni10Mn2CuAl,探究了时效处理工艺对10Ni10Mn2CuAl钢的组织及性能的影响.采用Thermo-Calc软件对析出相析出温度和含量进行理论计算,采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对基体典型夹杂及对时效处理后组织进行了分析,并进行了性能测试.研究结果表明:钢中富Cu相析出温度区间为300~606℃,最高质量分数为1.41%.随时效时间增加,马氏体板条呈现粗化到细化演变,硬度增加到峰值后趋于稳定.随时效温度升高加速析出相析出过程,硬度达到峰值的时间缩短.在最佳热处理工艺下(500℃时效24h),实验钢屈服强度为1435.51MPa,抗拉强度为1555.42MPa,延伸率为8%,综合性能达到最优.     

合金元素和固溶温度对TRIP/TWIP钢组织性能的影响

对不含Nb和含Nb的两种高锰TRIP/TWIP钢进行了固溶处理,通过室温拉伸实验研究了两种实验钢的力学性能.利用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射观察实验钢变形前后的微观组织,并分析了含Nb实验钢中Nb析出物的形态和分布.实验结果表明:随着固溶温度的升高,两种成分的实验钢抗拉强度均下降.固溶温度为900℃时,含Nb实验钢组织仍有少量的热轧带状组织;固溶温度为1000℃时,与此时的不含Nb实验钢相比,含Nb钢基体内的晶粒细小;在拉伸实验中,两种实验钢均表现出TRIP/TWIP的特性,不含Nb实验钢的TRIP形变强化机制更为突出.     

耐磨磁头材料的研究

研究了Fe—Ni—Si,Fe—Ni—Nb,Fe—Ni—Nb—Mo三个系列的合金,Fe—Ni—Si系列中的Ni86Si2Mo2Fe余合金经1150℃×3hr退火,以150°/hr冷却,580℃×2hr回火后μ_o=23100Gs/Oe,μ_m=23400Gs/Oe,Hc=0.023Oe Br=870Gs,Fe—Ni—Nb系列合金中Nb含量在9.73％时,经1250℃×3hr退火,以100℃/hr冷却,可获得μ_o=64000Gs/Oe,μ_m=450000Ge/Oe,Hc=0.0048Oe,ρ=79.3βΩ-cm,Hv>200,Fe—Ni—Nb—Mo系合金中的Ni78Mo2.5Nb9Fe余经1150℃×3hr退火,以100℃/hr冷却,可获得μ_o=3300Gs/Oe,μ_m=126500Gs/Oe,Hc=0.011 Oe,Hv=243,ρ=90μΩ～cm。     

纤维双相钢的组织形成及对性能的影响

研究了纤维双相15Mn2Nb钢组织的形成及对性能的影响.结果表明,纤维双相钢具有优异的强塑性匹配,是一种天然的复合材料.其纤维组织的获取主要取决于合金化和热处理工艺规程,而合金元素Nb阻碍铁素体再结晶是形成纤维组织的关键.     

全d族Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体相变、力学性能和磁性能的第一性原理计算

全 d 族 Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金作为一种新型的智能材料,因其丰富的物理性质被广泛关注。与传统 Ni–Mn 基合金不同,Ni–Mn–Ti 基 Heusler 合金的d–d轨道杂化取代p–d 轨道杂化,提高了合金的塑韧性,解决了传统Ni–Mn 基合金固有脆性大、力学性能差的问题。由于卓越的机械性能和相变过程中较高的熵变,Ni–Mn–Ti 基合金在超弹性和弹热制冷方面具有广阔的研究前景。Cu掺杂和Cu–Co共掺Ni–Mn–Ti 合金的研究很少,本文旨在为Ni–Mn–Ti 基合金的成分设计提供理论支持。本文通过第一性原理计算对Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 (x = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 [(x = 0.125, y = 0.125, 0.25, 0.375, 0.5) 和 (x = 0.125, 0.25, 0.375, y = 0.625)]合金系的马氏体相变,力学性能和磁性能进行了系统研究。Ni–(Co)–Mn–Cu–Ti合金马氏体的形成能始终低于奥氏体的形成能,表明合金均能发生马氏体相变。Ni₂Mn_1.5?xCu_xTi_0.5 和 Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5 (y < 0.625)合金的奥氏体和非调制马氏体都是反铁磁态的,当y = 0.625时, Ni_2?yCo_yMn_1.5?xCu_xTi_0.5合金的奥氏体由反铁磁态转变为铁磁态,而马氏体保持反铁磁态,马氏体相变时合金会伴随磁性的突变,即发生磁—结构耦合现象,这是合金具有磁热效应的物理基础。掺Cu能降低Ni–(Co)–Mn–Ti合金的热滞后和各向异性。提高Mn的含量并且降低Ti的含量能提高Ni–Mn–Cu–Ti合金抗剪切和抗正应力的能力,但会降低韧性。就延展性而言,Ni–Mn–Cu–Ti 和 Ni–Co–Mn–Ti合金强于Cu–Co共掺合金。     

Nb含量对取向硅钢第二相粒子和性能的影响

制备了3种不同Nb含量的取向硅钢(w(Nb)依次为0、0.009%、0.025%),借助SEM、TEM、EDS等手段,系统分析了钢中第二相粒子的形貌、尺寸及分布等,并研究了Nb含量对取向硅钢组织、织构、力学性能及磁性能的影响。结果表明,Nb添加能够有效净化取向硅钢钢液,随着Nb含量从0增加到0.025%,钢中夹杂物数密度从577.5个/mm~2减少至156.6个/mm~2,产生裂纹的可能性降低,有利于热轧和冷轧生产工序的顺利进行;此外,铸坯的室温力学性能也随着Nb含量的增加显著提升,这有利于高强度取向硅钢的生产。当取向硅钢中Nb添加量为0.009%时,渗氮板中析出物、组织和织构分布特点最有利于Goss晶粒在高温退火过程中异常长大,得到大尺寸二次再结晶晶粒,成品板磁性能优异,磁感应强度B_(800)达到1.872 T,铁损P_(1.7/50)仅为1.252 W/kg。     

用三维原子探针研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出

用三维原子探针（3DAP）和热时效处理方法研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出过程.提高了Cu含量的压力容器模拟钢样品经过880 ℃加热淬火后,在400和500 ℃进行了不同时间的时效处理,显微硬度测试结果表明,在400和500 ℃时效的过程中硬度峰值分别出现在100和5 h.3DAP分析结果显示,样品在400 ℃分别时效100,150和300 h后,富铜原子团簇的数量密度是递增的,从1.5×10²³ m^-3增加到6.2×10²³m^-3,但富铜原子团簇的长大非常缓慢,团簇的最大等效直径只从2 nm增大到了3.5 nm,团簇中的Cu原子数分数 x 为20%,还含有Mn和Ni,并且观察到Mn和Ni在团簇和基体金属的界面处发生明显的富集.     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

CSP工艺生产低碳钢中的纳米碳化物及其对钢的强化作用

用化学相分析及X射线小角散射法研究了CSP工艺生产HSLC钢中碳化物的成分、数量及粒度分布，发现尺寸小于18nm的碳化物含量大于文献中测定的CSP含Nb的HSLA钢中尺寸小于18nm的Nb(CxNy)含量。对纳米级碳化物对钢的强化作用进行了讨论。