Ti-MO低碳超高强钢中相间析出强化

在不同温度下对Ti-Mo低碳钢进行等温转变,对热轧板进行力学性能检测,利用扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射等方法进行组织观察,同时分析了相间析出粒子的形貌、尺寸和分布规律.结果显示,随着等温温度降低,钢的强度提高,延展性降低,屈强比增大.在透射试样中观察到两种不同形态分布的相间析出碳化物:平面型相间析出和曲面型相间析出.相间析出碳化物的平均直径为4.30nm,平均纵横比为1.375.在650℃等温保温1 h时,相间析出强化对铁素体相强度的增量在400MPa以上.     

低碳钢中纳米尺寸碳化物的相间析出行为

采用扫描电镜和透射电子显微镜对低碳Ti-Mo系的热轧板进行了组织分析,同时对其中的纳米粒子析出行为进行了研究.强化机理分析表明析出强化对于屈服强度的贡献值可达291 MPa.随着卷取温度的降低,纳米粒子相间析出的排间距会减小,相间析出的排间距与其在铁素体中形核点位置有一定的离散值,但基本上呈一定的固定值.α/γ界面的观察和采用不同理论的计算结果表明相间析出的产生主要与α/γ界面的台阶形成有关,相间析出的排间距大小由台阶高度、晶界扩散系数、等温温度、台阶面迁移速率等决定.     

含Nb-Ti低碳微合金钢纳米碳化物析出行为

采用热膨胀仪、显微硬度计和透射电镜研究了等温温度对Nb-Ti微合金钢组织性能及析出行为的影响规律.结果表明,在不同温度下等温淬火均得到铁素体与马氏体的双相组织,且随着等温温度的降低,铁素体的体积分数逐渐增大.实验钢中存在两种主要的析出形态,分别为相间析出和弥散析出,且随着等温温度的降低,析出形态逐渐从相间析出向弥散析出转变.通过HRTEM确定相间析出碳化物具有Na Cl型晶体结构,晶格常数为0.432 nm,且与铁素体基体满足Baker-Nutting(B-N)关系.铁素体相的维氏硬度随着等温温度的降低而逐渐增大.     

Nb-V低碳微合金钢等温淬火过程析出行为

利用透射电镜和纳米压痕仪对Nb-V低碳微合金钢中纳米碳化物的析出行为进行研究.研究结果表明,在700℃等温60min试样中,可同时观察到相间析出和弥散析出,在其余试样中均未观察到相间析出,此规律可以通过相变过程中的扩散准则和台阶机制来解释.另外,纳米压痕结果显示在600℃等温20min试样中,平均硬度为3.87GPa,650℃等温20min试样中,平均硬度为4.10GPa,且通过TEM观察可以看出,650℃等温20min中试样析出物数量密度较大且分布均匀.利用Ashby-Orowan机制对析出强化量进行计算,可以得出在650℃等温20min试样中,析出强化对整个屈服强度的贡献量可以达到110MPa.     

Fe-Cu合金体系中Cu析出规律

利用扫描电镜及能谱分析研究了Fe-7.8%Cu和Fe-2.1%Cu两种合金不同温度下铜的析出分布规律,以及合金中MnS夹杂物对铜析出的影响.部分试样加热到1600℃保温20 min后直接淬火得到;其他试样1 600℃保温20 min,炉冷到特定温度再保温20 min后淬火得到.结果表明:Fe-7.8%Cu合金在1600℃下淬火,含铜相在晶界、晶内均有析出;在1200℃下淬火,含铜相沿晶界析出;而1000℃淬火则有较大尺寸的ε-Cu相沿晶界析出.Fe-2.1%Cu合金在1 600℃和1 000℃下淬火,含铜相都沿晶界析出;而800℃淬火ε-Cu相在晶内析出.合金中MnS夹杂可以作为铜析出的有效形核核心.     

2205双相不锈钢中σ相的析出行为

对固溶处理后的双相不锈钢2205进行了不同温度下(750~950℃)的等温时效处理,利用OM观测不同时效条件下析出相的形貌特征,重点观测了800℃下σ相的析出过程,并通过EDS,XRD,TEM和电子探针等检测手段对800℃,240min时效处理后试样的内部组织进行了研究,揭示了σ相的析出特征及机理.结果表明:σ相是一种Fe-Cr-Mo金属间化合物,属于四方结构;时效过程中,σ相通过δ铁素体→γ2+σ反应生成,合金元素Mo的扩散是其形成的主要影响因素;保温240min后,时效温度为800℃时σ相析出量最大,相同时间条件下时效温度为950℃时,σ相析出量明显降低.     

低温压力容器钢回火过程组织转变规律

以07MnNiMoVDR钢为研究对象,通过热膨胀试验、TEM检测相结合的方法,研究其回火过程中各回火温度区间中组织转变和碳化物析出的变化规律.结果表明:300℃回火时,残余奥氏体分解,片状θ-碳化物位于仍具有较高位错密度的α相板条之间;650℃回火时,α相除回复外,部分α相还发生了再结晶,析出物分布于已回复的板条之间以及再结晶晶界上.     

元坝长兴组储层温度分布对液硫析出的影响

元坝地区长兴组气藏属于超深类高温、高压、高含硫的三高气藏,目前生产制度下的井底温度、压力条件远高于硫元素固态熔点条件且即将低于酸气析出硫的临界条件.因此在较长的生产过程中,井底温压条件下酸气析出硫呈现液态.现有的硫析出模型均建立在等温储层的基础上,为了探究储层温度分布对酸气液硫析出的影响规律,基于实验测试数据建立了非等温液硫析出及预测模型,对比分析了等温储层和非等温储层液硫析出的差异性.结果 表明:相比于恒温储层,储层到井筒之间温度的降低会导致酸气中液硫析出提前发生;不考虑储层-井筒温度的分布情况,将会低估液硫析出的压力条件;储层等温分布条件下的液硫析出范围计算结果偏小,储层-井筒温度的非均匀分布会加剧近井附近的液硫沉积量.高含硫气藏储层到井筒之间的温度分布对硫析出条件、析出范围、析出量的影响明显,应当充分考虑储层温度的分布特征,不可以"等温储层"的假设来简单处理.     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦--磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验,考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成,讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明,在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小,残余奥氏体含量较高,硬度最高,其磨损性能为最佳;而当温度为650℃和750℃时,晶粒尺寸较粗大,残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下,挤压温度为550℃时,摩擦因数为0.7667;当挤压温度达到650℃,摩擦因数为0.8587,提高了12.01%,磨损性能降低;750℃时,摩擦因数为0.8764,相比550℃提高了14.31%,磨损性能进一步变差;在550、650和750℃时,磨损形式主要为磨粒磨损.     

650℃长期时效过程中Super 304H耐热不锈钢组织的演变

对600℃超超临界电站锅炉过热器/再热器用Super304H耐热不锈钢的长期组织稳定性进行了研究.将Super304H管材经650℃、104h长期时效后,用扫描电镜、透射电镜和原子层析技术综合分析了Super304H中析出相的行为,包括相析出初期的原子聚集,析出相的本质、成分、形态以及尺寸大小和分布.结果表明,Super304H中主要析出相为富Cu相、MX和M23C6.随时效时间的延长,M23C6颗粒很快粗化,特别是在晶界处逐渐由颗粒状长大成连续状,而减弱了应有的强化效应;晶内弥散析出,尺寸为150nm左右的MX相数量明显增多,特别是尺寸细小(3～35 nm)的富铜相,均匀弥散分布.说明Super304H中起主要强化作用的是富铜相,其次是MX相和一部分M23C6碳化物.     

加载频率对高牌号无取向电工钢疲劳性能的影响

以一种高牌号无取向电工钢30WGP1600为研究对象,通过高周疲劳试验探讨加载频率对电工钢疲劳性能的影响,采用透射电镜观察不同加载频率下疲劳变形后试样的位错结构,进而分析加载频率对电工钢疲劳特性的影响机理。结果表明,30WGP1600电工钢的疲劳性能对加载频率比较敏感,加载频率从10Hz增至50Hz时,其疲劳寿命和疲劳极限得到提高;在10Hz下疲劳变形后,电工钢的位错结构主要是位错缠结和胞状结构,并有窄的驻留滑移带,在50Hz下疲劳变形后,在晶体中可观察到长的螺型位错线和较宽的驻留滑移带,这些位错结构的特殊作用导致了在较高加载频率下电工钢疲劳性能的改善。     

板坯加热温度对低温技术取向电工钢抑制剂与磁性的影响

利用透射电镜研究了采用"固有抑制剂法"低温板坯加热技术生产的取向电工钢热轧板中抑制剂的析出行为,探讨了板坯加热温度对二次再结晶和成品磁性的影响.结果表明:热轧板中析出相以复合硫化物为主;随着板坯加热温度的提高,复合硫化物中铜锰比增高,析出相尺寸减小,分布更均匀,同时AlN析出增多,使得抑制力更强,二次再结晶更完善,磁性更好.     

无取向硅钢夹杂物来源研究

为判断铸坯中夹杂物的主要来源,在无取向硅钢生产过程中,向钢包、中包覆盖剂及中包表面耐材中分别加入基体重量的10% BaCO3,10% SrCO3,10% La2 O3(质量分数)作为示踪剂,并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜和显微镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,无取向硅钢中大型夹杂物主要为SiO2、Al2 O3以及硅铝酸盐,夹杂物的主要来源是保护渣卷入和二次氧化。     

双辊连铸3%Si无取向硅钢铸带特征

针对传统工艺生产硅钢周期长、能耗大等缺点,采用双辊连铸工艺制备3%Si无取向硅钢连铸薄带,利用MEM,SEM和TEM观察了铸带的组织、织构及析出物,同时对比了Al的质量分数为0.6%和0.9%的连铸薄带在组织、织构及析出物特征方面的异同.结果表明:双辊连铸工艺生产的3%Si无取向硅钢铸带的组织为均匀等轴晶粒,平均晶粒尺寸约为300μm;织构组成随Al质量分数的不同具有明显差别,Al质量分数为0.9%的铸带中{100}织构强度是随机织构的7倍;铸带中的析出物为AlN和MnS,最大尺寸分别为500和50 nm左右.     

双辊薄带连铸1.2%Si无取向电工钢组织和析出物

研究了双辊薄带连铸条件下,1.2%Si无取向电工钢初始组织和析出物形貌及分布规律.结果表明,在1 550℃浇注条件下,铸带经过空冷后以粗大的原始铸态铁素体组织为主,也有一部分相变产生的细小晶粒,晶粒尺寸范围为50~400μm.铸带中析出物为AlN和MnS,其中AlN析出分为高温析出和相变析出两种,高温析出AlN尺寸在0.5μm左右,相变析出AlN尺寸则在100 nm左右,二者对再结晶组织影响不大.MnS在铸带成型和成品退火过程中都有析出,尺寸范围为30~40nm.     

The precipitation strengthening behavior of Cu-rich phase in Nb contained advanced Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel for USC power plant application

Copper has been used as a strengthening element in newly developed Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel for inducing Cu-rich phase precipitation to meet high temperature strength requirement for 60°C Ultra Super-Critical (USC) coal fired power plants for many years. However, the precipitation behavior and strengthening mechanism of Cu-rich phase in these advanced austenitic heat resistant steels is still unclear. In order to understand the precipitation strengthening behavior of Cu-rich phase and to promote high strength austenitic heat resistant steel development, 18Cr9 NiCuNb steel which is a Cu-added Nb contained advanced Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel has been selected for this study to be aged at 650°C till to 10,000 h. Micro-hardness and room temperature tensile test were conducted after long-time aging. SEM,TEM, HRTEM and three dimensional atom probe (3DAP) technology accompanying with thermodynamic calculation have been used to investigate the Cu-rich phase precipitation behavior during 650°C aging. The experimental results showed that Cu atoms can quickly concentrate in clusters at very early precipitation stage to form the fine nano-size Cu-rich ‘‘segregation areas’within less than 1 h at 650°C. With increasing aging time at 650°C Cu atoms continuously concentrate to Cu-rich segregation areas (clusters) and simultaneously other kinds of atoms such as Fe, Cr and Ni diffuse away from Cu-rich segregation areas to austenitic matrix, and finally to complete the transformation from Cu-rich segregation areas to Cu-rich phase. However, there is only Cu atoms concentration but not crystallographic transformation from early stage of Cu-rich clusters forming to the final Cu-rich phase formation. Even the Cu atom becomes the main composed element after 500 h aging at 650°C the Cu-rich phase still keeps coherent relationship with austenitic matrix. According the experimental results in this study, Cu-rich phase precipitation sequence which starts from the Cu atom segregation followed by the Cu diffusing from matrix to segregation areas and Fe, Cr and Ni atoms diffuse out from Cu-rich areas to matrix without crystallographic transformation is proposed. The Cu-rich phase is the most dispersed phase and contributes the most important strengthening effect among all precipitated phases (M23C6, MX and Cu-rich phase). It has been found that Cu-rich phase is very stable and still keeps in nano-size even for 10,000 h aging at 650°C. The unique precipitation strengthening of Cu-rich phase in combination with nano-size Nb-rich MX phase and grain-boundary M23C6carbide contributes excellent strengthening effect to 18Cr9 NiCuNb austenitic heat resistant steel.     

无取向电工钢脱碳组织的动力学分析

无取向电工钢两相区脱碳退火获得柱状铁素体晶粒可有效改善材料组织的均匀性.本文从动力学角度分析柱状晶的生长过程.柱状晶的形成分为“形核”和定向生长两个阶段,其中定向生长过程本质上是反应扩散和再结晶长大共同引起的界面迁移,且在动力学上符合抛物线规律,但其生长速率与退火温度之间并非呈单调的变化关系,而是在900℃时呈极大值.最后结合柱状晶生长速率的导出公式得到柱状晶“晶核”的尺寸约束条件,这对实际生产过程中无取向电工钢脱碳工艺的设计有一定的指导意义.     

无取向硅钢片损耗特性模拟研究

磁性材料损耗特性的精确模拟对提升电气设备的效率和性能具有重要意义,受到了中外相关学者的广泛关注。基于经典的Steinmetz经验公式,提出了一种改进的损耗模型,该模型充分考虑了频率与损耗之间的关系,将损耗模型的计算参数表示为频率的函数。然后应用该模型对不同激励频率下无取向硅钢片的损耗特性进行了模拟研究。并将模拟结果与实验结果进行了对比分析,验证了该模型的有效性,为无取向硅钢片损耗的精确模拟提供了理论依据。     

无取向硅钢绝缘涂料的研究进展

对国内外无取向硅钢片用绝缘涂料的研究进展做了综述,并对我国今后硅钢片绝缘涂料的发展方向提出了建议。     

核反应堆压力容器模拟钢中富Cu纳米团簇析出早期阶段的研究

采用调质处理后热时效模拟方法,用原子探针层析成像技术研究了核反应堆压力容器模拟钢中富铜纳米团簇的析出过程.模拟钢经880℃加热水淬,660℃高温回火调质处理,并经400℃时效处理1000 h后基体中析出了富铜纳米团簇.使用MSEM(maximum separation envelope method)方法重点研究了富铜纳米团簇在析出早期阶段成分变化规律.结果表明,富铜纳米团簇容易在镍含量较高的位置形核,并随着富铜纳米团簇中铜原子聚集程度的增加,纳米团簇中心处铜含量逐渐增加,镍含量逐渐减少;在纳米团簇与α--Fe基体界面处,镍和锰含量逐渐增加,形成了富镍和富锰包裹富铜纳米团簇的结构.结合实验结果讨论了压力容器钢中合金元素镍及杂质元素磷会增加中子辐照脆化敏感性的原因.