608钢回火脆性的研究

本文研究了６０８钢第二类回火脆性问题。通过实验测得该钢此类脆性的温度区段 约４５０—７００℃．初步探索了通过显微组织鉴别回火脆性的可能性。应用俄歇电子能 谱分析初步确认：回火后缓慢冷却过程中，磷、硼等杂质元素在原奥氏体晶界层的偏 聚，是使该钢产生回火脆性的主要原因；而铬、锰、镍等合金元素的存在及于近晶界 区的偏析，也是促进回火脆化的重要因素。指出了消除该钢回火脆性的途径：当在脆 化温区回火后可施以快速水冷；可在该钢原定成分的基础上附加适量的合金元素相．     

35CrMo钢亚温淬火回火脆性机制的初步探讨

一、引言亚共析钢的亚温淬火是近年来才发展起来的一种热处理新工艺。由于它的优良的强韧性配合,使之越来越多地运用于生产。作为一种新型的复合材料,已引起国内外有关人士的广泛注意。由于韧性铁素体相在回火马氏体基体中的适当配合,以及晶粒的细化,使得材料的冲击韧性值得到提高,并能抑制回火脆性,这已为许多实验所证实。关于亚温淬火处理对第一类回火脆性的抑制作用,有人曾作了一些推测,但总的认为,其具体机制尚不十分清楚。本文是通过实验,对亚温淬火35CrMo钢的第一类回火脆性的抑制机制提出作者的观点,以期通过共同探讨对其本质有更进一步的认识。     

合金元素对一种多元合金钢可逆回火脆性的影响

研究了合金元素对一种多元合金钢可逆回火脆性的影响。结果表明，产生可逆回 火脆性的温度范围是４００～５５０℃．主要原因是Ｐ在晶界上的偏聚．沿晶单位面 积的断裂功与Ｐ的偏聚量有Ａｋ＝０．４４－３．４Ｊ／ｍｍ２关系。式中，为Ｐ在 积的断裂功与Ｐ的偏聚量有Ａｋ＝０．４４－３．４ＹＪ／ｍｍ２关系。式中为Ｐ在 晶界偏聚位置分数。阶梯回火不但加速了Ｐ的偏聚速度，而且提高了平衡偏聚量。 合金中的Ｃ排斥Ｐ，并且Ｃ本身有增强晶界结合力的作用，因此适量的Ｃ对防止 可逆回火脆性是有好处的；Ｃｒ有明显促进Ｐ在晶界偏聚的作用．其原因足Ｃｒ与 Ｃ之间交互作用较强；Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ山于都会促进Ｐ在晶界的偏聚，所以不同程 度的促进了可逆回火脆性。     

Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下的脆化与韧化

本文利用冲击韧性试验、扫描电镜、离子探针及俄歇谱议等手段研究讨论了合金元素Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下韧性的影响规律。研究结果表明:当钢中不含Si或含有少量Si面单独加入Mn,则由于Mn-P在晶界共偏析的原因,使P在晶界的浓度大为增加,导致了钢在淬火和低温回火状态下沿晶断裂的发生,从而降低了钢的韧性水平。在高Mn(2％Mn)钢中加入Si,由于Si在晶界的富集及Si-P的相互排斥作用,使P在晶界的偏析浓度下降。从而在一定程度上抑制了晶界脆性的发展和晶界断裂的发生,使钢的韧性水平显著提高。 本文还研究了Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性(350℃脆性)的影响。实验结果表明:低温回火脆性既与杂质元素的晶界偏析有关,又与ε碳化物向渗碳体转化及渗碳体沿原奥氏体晶界成薄片状析出有关,由于Si和Mn既能影响杂质元素,特别是P在晶界的偏聚,又能影响ε碳化物向渗碳体转化,故Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性发生的温度和强烈程度均有显著的影响。     

回火冷却速度对贝氏体焊缝韧性的影响

大尺寸厚壁构件在回火过程中冷却速度较慢。对于CrMoV钢,若回火参数不当,容易引起回火脆性。该文针对大尺寸厚壁环形试验件,研究了回火冷却速度对贝氏体焊缝韧性的影响。结果表明:当回火冷却速度过慢时,焊缝金属会发生明显的韧性降低现象;多层多道焊焊缝脆性断口具有特殊的分层现象,说明较慢的回火冷速只是使得焊缝局部韧性下降,其中层间热影响区弱化程度最为明显。通过Auger分析等方法进一步研究发现,韧性减低现象的产生与C、O元素在原奥氏体晶界的偏聚以及Ni元素在原奥氏体晶界处的含量减少有关。     

铈在钢中的晶界偏聚行为与高温回火脆性

稀土元素在钢中细化奥氏体晶粒、提高钢的淬透性、减弱回火脆性、提高钢和合金的高温持久强度等方面的作用已有不断报导。但稀土元素在钢中的合金化作用还研究得不充分,稀土元素在晶界的偏聚,特别是在长时间回火时的晶界偏聚行为还很少研究。     

微量镓对磷在晶界偏聚的影响研究

本文采用系列冲击试验,显微断口形貌和显微组织形貌观察,结合俄歇谱断口成分分析,研究了微量镓对中碳钢内磷在晶界偏聚的影响及其对钢的冲击性能的影响。试验结果表明,微量镓(含量在万分之几以上时)能够一定程度地阻止磷在晶界偏聚,(改变马氏体的形态)延缓回火过程;使得中碳钢不出现低温回火脆性,且具有较低的冷脆转折温度。     

HQ-70钢热影响区韧性的研究

采用热模拟试样研究了 ＨＱ－７０钢热影响区的性能和组织。试验了焊后５００～７００℃ 回火对过热区韧性的影响。结果表明ＨＱ－７０钢在该区具有再热脆性。出现再热脆性的 主要原因是晶界粗大碳化物的析出和晶内二次硬化。此外，磷在晶界的偏也是另一重 要原因。     

二次硬化钢的晶间析出和断裂特征

用扫描俄歇探针、扫描电镜及硬度测量等方法研究了4.2Mo-0.4C-0.06P钢中晶间析出和晶间脆性。结果表明:此钢在500～700℃回火存在二次硬化现象和高晶闻脆性,且晶间脆性与晶界上P的浓度和材料的硬度有关。磷的晶间析出受到二次硬化的影响,因在二次硬化的欠时效和过时效状态下,碳化物具有不同的形态和共格状态。     

GDL-1型高强韧贝氏体钢的不可逆回火脆性

本文研究了GDL-1型高强韧性贝氏体钢,在空冷状态下的回火冲击性能变化以及对应的显微组织和断口金相特征.结果表明,该钢经920 ℃加热空冷后获得条束状过渡形态的贝氏体加少量岛状贝氏体组织.在400 ℃～600 ℃的温度回火,分布于BF条束间的亚稳态残留奥氏体开始大量分解形成沿条束界连续分布的碳化物,在BF条内的高密度位错区也诱导析出碳化物,导致在条束界产生高应力集中而引发准解理和解理开裂,出现不可逆回火脆性,冲击能量显著降低.由于钢中的Si和Mn在原奥氏体晶界偏聚,抑制碳化物析出.在原奥氏体晶界未能沉淀出连续分布的碳化物,因此未见沿晶解理开裂特征,对应的断口金相呈条形准解理和解理的特征,其尺寸分别与BF条和束尺寸相吻合.该材料的不可逆回火脆性出现的温度范围与大多数合金结构钢相比提高约200 ℃.     

低碳高强度钢的组织结构与回火马氏体脆化

低碳高强度钢25Si2Mn2CrNiMoV在450℃回火状态下产生回火马氏体脆性.本文重点研究了这种钢回火马氏体脆化与钢的组织结构间的关系,提出了碳化物——残余奥氏体——杂质元素交互作用引起回火马氏体脆化的简单模型.     

位错结构遗传与回火脆化倾向

作者通过系列冲击实验和透射电镜,研究了高温形变遗传热处理60Si2Mn钢的位错结构遗传性与回火脆化倾向。结果表明,遗传处理后,试样仍然保留着稳定的位错网络和平行位错偶极子结构。它显示出遗传位错具有相当的稳定性。并且通过遗传位错扩散管道,促进了脆性杂质P原子向晶界偏聚,提高了材料的回火脆化倾向。     

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.     

基于能量耗散的页岩脆性特征

针对脆性矿物含量作为页岩脆性评价标准时不能反映不同力学背景下脆性变化的局限性,基于单轴和三轴压缩时页岩的全过程应力-应变曲线,通过能量释放与耗散定义能综合反映岩石破坏前后力学特征的脆性指数和评价指标,并对不同围压下的脆性特征进行评价。研究结果表明:建议的脆性表征方法能同时反映岩石脆性破坏的难易程度和脆性的强弱,可深入分析脆性破坏的实质,评价不同力学背景下的脆性变化特征。页岩峰后稳定破坏所消耗的破裂能越小、剩余能越大,其破裂指数越大,脆性指数越小,脆性越强;反之,其破裂指数越小,脆性指数越大,脆性减弱而延性增强;建议的评价指标均从不同角度反映了页岩脆性特征,可用来对其进行脆性评价。一定围压范围内,随着围压的升高,页岩脆性减弱,破坏后岩块数不断减少,碎裂较不完全,其破坏机制依次为张拉破坏、张-剪破坏和剪切破坏,并呈现出脆性机制向延性机制转变的趋势。     

低合金高强钢焊缝金属针状铁素体的高温回火性能研究

采用OM、SEM、EBSD、TEM等表征技术,并结合拉伸、冲击和硬度测试等手段,对低合金高强钢焊缝金属中针状铁素体经640℃高温回火前后的显微组织和力学性能进行研究,并借助热力学计算,探讨了针状铁素体回火组织稳定性的微观机制。结果表明,低合金高强度钢焊缝金属经不同时间高温回火后,组织均由体积分数约90%的针状铁素体和少量晶界铁素体构成,无明显的晶粒粗化现象,保持了针状铁素体基体的高位错密度。在回火1 h后,焊缝金属的强度和硬度显著提高;随着回火时间的延长,其强度和硬度略有下降,但整体仍维持在较高水平,这主要归因于短时回火(不超过2 h)期间,大量碳化物的析出产生了显著的析出强化作用;随着回火时间延长,析出物的类型和数量变化不大,这与热力学计算结果相吻合。     

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。     

回火温度对超高强韧船体结构钢力学性能的影响

借助OM、SEM、EBSD及力学性能测试等手段,研究了回火温度对低碳超高强韧船体结构钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,经不同温度(500～650℃)回火2 h后,试验钢的显微组织均为回火索氏体,随着回火温度的升高,钢中析出渗碳体数量及大角度晶界含量逐渐增加;力学性能测试结果显示,试验钢的抗拉强度和屈服强度随回火温度的升高而降低,屈服强度在回火温度区间内均在782 MPa以上,达到超高强度船体钢的要求;试验钢的塑性和韧性随着回火温度的升高有所提升,延伸率和室温冲击吸收功分别保持在12%和212 J以上,且当回火温度为650℃时,试验钢于-80℃下的冲击吸收功高达64 J,这主要与钢中大角度晶界含量有关。     

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.     

回火温度对Q960钢小角度晶界的影响

设计了一种低合金高强度的Q960工程机械用钢.在同种成分、同种轧制和淬火工艺下,研究回火温度对Q960钢小角度晶界的影响机理.经分析得出,随着回火温度的升高,小角度晶界的频率逐渐降低且实验钢的抗拉强度和屈服强度也相应地降低,而屈强比逐渐升高.不同回火温度下小角度晶界频率的峰值均出现在取向差5°附近,即取向差较小.取向差小使得小角度晶界比较稳定,原子迁移率小.通过计算键级积分(BOI)得出,B元素对Q960钢的小角度晶界有加强作用.     

石化装置9Cr1Mo钢炉管焊接接头的回火脆性

利用热模拟、“阶冷”和等温脆化等试验方法,对９Ｃｒ１Ｍｏ钢炉管焊接接头粗晶区的回火脆性进行了研究。试验结果表明,ＳＲ处理时,９Ｃｒ１Ｍｏ钢炉管焊接接头粗晶区对回火脆性敏感,其敏感温度范围为４５０～５５０℃,但当炉管在高温下长期工作时对回火脆性不敏感。炉管不预热焊接时粗晶区的韧性优于预热２００℃时的韧性。试验还证明,工作应力对粗晶区回火脆性的影响不大。