Cr18Ni3Mn11Cu3NbN不锈钢组织和性能分析

为研究超临界火电用奥氏体不锈钢Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的显微组织和性能,分析了Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的金相组织和断口形貌,检测了室温拉伸性能和高温短时拉伸性能.金相组织分析表明,在奥氏体基体中呈弥散分布着NbN化合物,并有少量呈簇状析出,还存在少量高温铁素体和纯Nb相.断口分析表明,室温拉伸断口有明显缩颈,断面形貌呈等轴韧窝状,是韧性断裂.Cr18Ni3Mn11Cu3NbN的室温力学性能满足ASME Code Case 2328-1标准,其中拉伸强度远大于规定值;高温短时拉伸强度大于Super304H奥氏体不锈钢的实测值,但延伸率有一定的差距,主要原因是少量高温铁素体的存在.     

时效对Ti_3Al—Nb合金显微组织与拉伸性能的影响

研究了Ti_3Al-Nb(Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo)(at％)合金时效过程中组织与性能的变化。结果表明,合金经α_2 β两相区1000℃lh/WQ固溶处理后,分别在650、750和850℃时效24h空冷,会使其析出二次针状α_2相和大量“O”相。随着时效温度的升高,初生α_2相长大,二次针状α_2相和“O”相球化。“O”相除以块状形式存在于初生α_2相周围外,还成片分布于初生α_2相内部。时效温度降低,室温,高温拉伸强度减小,而延伸率逐渐升高。时效态室温拉伸断口形貌为混合型断口。     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr23C6相、σ相和Cr2N相.增加C或N含量可分别促进Cr23C6相和Cr2N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ2(0.025%C)和δ→γ2+Cr23(CxNy)6(x/y>1)(0.16%C);18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr2N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr2N0.39C0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.     

调质工艺对Cr5钢组织和性能影响

用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机和洛氏硬度计,观察和分析了Cr5钢调质处理前后的显微组织以及调质处理后的断口形貌、抗拉强度、延伸率和硬度。研究结果表明:调质处理前Cr5钢中碳化物类型有M7C3、M23C6和M3C2;调质处理后Cr5钢的显微组织得到明显改善,点状偏析基本消除,基体上弥散分布着细小的碳化物;断口形貌由小准解理刻面逐渐向韧窝转变;抗拉强度和硬度值随回火温度的升高而降低,延伸率有所提高;回火温度为540℃左右时,抗拉强度、延伸率和硬度值分别为14299MPa、290%和492HRC,有良好的力学性能。     

σ相对S32760超级双相不锈钢组织和性能的影响

通过对含W的S32760超级双相不锈钢不同温度时效热处理研究σ相的析出行为.用扫描电镜和透射电镜分析σ相的形貌和化学组成,并研究σ相对力学性能和耐腐蚀性能的影响.在850~1000℃之间,实验钢析出大量由Fe-Cr-Mo-W组成的具有正方结构的σ相,钢板强度和硬度高,塑性差,延伸率低于4%;1050℃时仍存在少量析出,虽然延伸率大幅度提高至31.1%,但冲击韧性离散度高,冲击功偏低;直至1080℃,σ相才能完全溶解至基体中,抗拉强度为640 MPa,延伸率为35.5%,纵、横向冲击功平均值分别达到217 J和110 J.随时效热处理温度升高,点蚀电位提高,点蚀失重率不断下降,1080℃热处理的试样点蚀电位高达1246 mV.该试样在50℃的3.5% NaCl溶液中腐蚀失重率也仅为0.005~0.007 g·m-2·h-1.     

V、Ta微合金化12Cr低活性F/M钢的优化设计

采用Thermo-Calc热力学模拟计算与实验相结合的方法,优化设计了一种V、Ta微合金化的低活性F/M钢12Cr3WVTa,经1 050℃水淬及780℃回火后对其显微组织及析出相进行光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察以及能谱分析.实验钢淬火回火后显微组织由回火马氏体和少量δ铁素体相组成,析出相主要为M23C6和MX相(M=V,Ta;X=C,N),其中M23C6主要分布于回火马氏体板条界和相界,而MX弥散析出于回火马氏体板条内以及δ铁素体内.实验钢室温和高温(600℃)拉伸力学性能良好,600℃下材料抗拉强度为507 MPa,屈服强度为402 MPa,满足超临界水冷堆用包壳管的拉伸性能要求.     

镍基高温合金长期时效过程中第二相的析出

为考察合金在高温长期时效过程中的组织变化情况,使合金分别在800℃,900℃进行了100～1000h的长期时效,并对由镍基基体上析出的第二相粒子利用扫描电镜、透射电镜、电子探针等测试手段进行了观察与分析·发现碳化物和TCP相的析出有着类似之处,都在800℃时效时比在更高温度时效容易析出,颗粒尺寸也大于900℃时效时的尺寸;观察到析出碳化物种类有M23C6型、M7C3型;TCP相种类有μ相、σ相·通过测量γ′相的平均半径得到其析出特性符合里夫希茨·瓦格纳的第二相粒子成熟理论·相与组织的准确确定,为其后确定合金的拉伸与持久性能提供了有力的分析基础·     

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.     

时效时间对Cr35Ni45Nb离心铸造奥氏体钢

研究1200℃时效温度下不同时效时间对Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管材料的微观组织、室温和高温(900℃)力学性能的影响.结果表明:在1200℃下,材料力学性能出现先增后减的趋势.当时效135.2 h后,试样抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性达到最大值.时效时间对合金显微组织具有显著的影响.析出并弥散分布的细小的二次碳化物对Cr35Ni45Nb钢综合性能具有强化作用.析出的针状碳化物、碳化物向晶界聚集并粗化、初始的连续网状碳化物结构转变成不连续的链状均导致Cr35Ni45Nb钢力学性能下降和围观组织劣化.     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

热成形温度对高强钢方管组织及性能的影响

为了克服传统辊弯工艺和设备对室温下高强钢的影响,提出弯角局部感应加热辊压成形工艺制备高强钢方管,并通过单向拉伸试验、断口形貌观察、微观组织扫描电镜观察和X射线衍射分析研究热辊压成形温度对高强钢方管弯角处组织及力学性能的影响。结果表明,随着温度的升高,弯角力学性能得到明显的改善,断口形貌由室温下解理断裂逐渐过渡为韧性断裂,弯角处微观组织由板条状贝氏体向粒状贝氏体发展且多边形铁素体晶粒开始长大,方管外表面周向和纵向残余应力都明显降低且分布更加合理。综合实验分析,高强钢方管热辊压成形工艺的最佳温度为650益。     

High temperature tensile properties,fracture behaviors and nanoscale precipitate variation of an Al-Zn-Mg-Cu alloy

In order to assess Al-Zn-Mg-Cu alloys as potential high temperature structural materials,the hardness,tensile properties and fracture behaviors of 7085 Al alloy were investigated at various temperatures from room temperature to 175℃.High-resolution transmission electron microscopy was used to investigate the evolutions of precipitates at different temperatures,particularly on the relationship between microstructural evolution and tensile strength.The results reveal that both the microstructure and mechanical properties of the alloy are quite sensitive to the environmental temperature.As the temperature increases,the hardness and strength decrease while the elongation and reduction of area increase.As tensile testing temperature rises,the strain hardening exponent(n) decreases due to the thermal softening effect.The fracture mode of the alloy transforms from mixture of intergranular and transgranular fracture to completely transgranular dimples when tensile testing temperature reaches 150℃.The precipitate sequence during high temperature tests is coincident with that of aging.With the increase of tensile testing temperature,the mean precipitate radius grows larger,and the distribution of grain boundary precipitates transforms from continuous to discontinuous.     

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.     

基于应变控制的4Cr5MoSiV1热作模具钢热机械疲劳行为

采用MTS?热机械疲劳电液伺服试验机研究了4Cr5MoSiV1热作模具钢400～700℃范围内拉压对称机械应变控制的同相及反相热机械疲劳行为.结果表明:当应变幅为±0.50％时,4Cr5MoSiV1钢反相热机械疲劳寿命约为同相的60％;无论同相还是反相加载,应力-应变滞后回线均呈现不对称性,同相加载时表现为平均压缩应力,反相加载时表现为平均拉伸应力.两种加载方式下,最大应力与最大应变及峰值温度均不同步,在高温半周出现应力松弛现象.此外,高温半周呈现持续循环软化,而低温半周呈现初始循环硬化,随后持续循环软化的特征.同相加载时断口以主裂纹、撕裂脊和准解理特征为主,裂纹少而深;反相加载时断口以疲劳条纹和大量的凹坑特征为主,裂纹多而浅.     

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.     

粉末包埋法渗铝对Q235钢恒温抗氧化性的影响

碳钢表面渗铝可以提高材料的耐蚀性和抗高温氧化性能,选择Q235钢作为基体材料,采用固体粉末包埋法对Q235钢进行650 ℃低温渗铝处理,利用SEM、XRD和EDS研究了渗Al层的微观组织结构,通过恒温氧化实验研究渗Al处理对Q235钢700 ℃恒温氧化行为的影响.结果表明：Q235钢渗Al层主要由Fe2Al5和FeAl金属间化合物组成.渗Al层表面有裂纹和空洞,界面不平整,致密性较差,氧化膜厚度200～300μm.渗Al能显著提高Q235钢700℃的恒温氧化性能,未渗Al时Q235钢的氧化动力学曲线遵循直线规律,氧化膜主要为Fe2O3,氧化过程中氧化膜脱落严重,对基体无保护作用;渗Al后动力学曲线呈抛物线规律,氧化膜较致密,缺陷较少,氧化膜主要由Al2O3和Fe2O3组成.渗铝能显著提高Q235钢的抗高温氧化性能.     

Fe--22Mn--0.7CTWIP钢的热塑性与断裂机制

基于Gleeble-1500热力模拟试验机测定了Fe-22Mn-0.7C TWIP钢和Q235钢700~1300益范围内的静态拉伸行为.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针微区分析等技术表征两钢种不同温度下的变形特征和断口形貌.通过分析基体化学成分、相体积分数、晶粒尺寸、凝固缺陷等因素探讨TWIP钢铸态热塑性的变化规律及其影响机制.研究结果表明,Fe-22Mn-0.7C TWIP钢700~1250益范围内的铸态抗拉强度高于Q235,而其断面收缩率低于40%,且断口均以沿枝晶间断裂方式为主.晶粒细化和控制溶质显微偏析有利于提高TWIP钢热塑性,与基体均质性改善有关.此外,增加应变速率TWIP钢拉伸强度和断面收缩率同时增大.     

3003铝合金铸锭均匀化退火工艺及力学性能

为了节能减排,利用光学显微镜、扫描电镜、万能力学试验机等手段,研究分析了3003铝合金不同均匀化退火工艺后的组织演变及力学性能变化。结果表明:随均匀化退火温度的升高,对应的最佳工艺时间减少;620℃下退火5 h时的组织与610℃下退火7 h时基本相同,晶界处无偏析第二相粒子且晶内弥散分布第二相粒子;常温及高温瞬时拉伸时,620℃退火5 h的合金拉伸强度、延伸率均高于610℃退火7 h的。该研究通过升高退火温度、减少时间改善了3003合金铸锭均匀化退火工艺,最佳工艺为650℃下保温5 h。     

超低温环境力学试验装置的开发及应用前景

结合200 t万能液压试验机的特点,按试验装置主要功能需求和使用方式进行系统设计,开发一套超低温环境力学试验装置。现场测试结果表明,该装置完全具备在室温至-196℃环境温度范围内对混凝土抗压性能和钢筋拉伸性能进行一体化准确测试能力,能够满足在低温环境开展材料力学性能试验研究工作及低温工程技术服务的需要,具有很好的应用前景。