渗碳时碳化物的析出和长大

本文研究了渗碳时碳化物的析出和长大过程;分析了碳化物相的结构和成分随温度的变化情况,定量测定了析出碳化物的平均直径和时间的关系.试验结果表明,渗碳时碳化物可以直接从高温奥氏体中恒温析出和长大,一般渗破条件下形成的块状碳化物是集聚式长大的结果,其平均半径和时间的1/3次方成正比.     

渗碳时碳化物的析出形态

本文研究了渗碳过程中碳化物的析出形态。渗碳时碳化物的析出形态与过冷奥氏体连续冷却时析出的碳化物形态不同。渗碳时碳化物的析出形态与合金成分、碳势高低、工艺制度等因素有关。在不同方式下形成的碳化物其形成机制是不同的。     

低合金钢(10MOWVNb)中γ/α相界面沉淀及位错碳化物

本文选用薄晶体透射电镜法及x射线衍射定量相分析法研究10MOWVNb抗氢钢在γ→α转变过程中碳化物析出规律,观察到碳化物主要以相间沉淀,纤维状生长及位错上析出三种方式形成,通过对碳化物固溶温度估算及x射线定量相分析,进一步阐明在所给条件下析出的碳化物主要为V_4C_3。 运用晶界相对入射电子束倾斜能显示二维晶界面特征方法,验证了Honeycombe提出的有关相间沉淀碳化物生核、长大的观点。 文中对高温回火过程中,碳化物可能以恒温相间沉淀方式析出进行了初步探讨。     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M7C3、M7C3-M23C6混合区和M23C6的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.     

18Cr2Ni4WA钢的渗碳后热处理

针对合金钢18Cr2Ni4WA渗碳层热处理后残余奥氏体过多,硬度达不到要求这一问题,借助于实验方法,对18Cr2Ni4WA钢渗碳层中残余奥氏体在高温回火中转变机制进行研究,得知相变硬化消除理论和碳化物析出理论在高温回火的不同时间中的不同作用,提出680℃×3h空冷回火,650℃×2 h空冷回火,810℃×15min空冷淬火,180℃×1.5 h空冷低温回火的热处理工艺.达到既能缩短生产周期又能满足性能要求的目的.     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。     

气体渗碳碳势控制机理及渗层碳浓度分布数学模型

从吸附角度分析了气体渗碳过程,高温奥氏体中铁对碳原子的吸附为物理吸附,碳化物形式元素产生化学吸附。根据所采用渗碳钢的化学成分及渗件表面含碳量,对炉气碳势进行定量控制。根据菲克定律,在恒定碳势、扩散系数Ｄ与碳浓度分布无关且为常数的条件下,给出了渗层碳浓度分布的数学模型。     

X80管线钢中氮化物和碳化物析出热力学分析

基于规则熔体理论和平衡反应基础,对连铸工序X80管线钢中碳化物、氮化物析出进行热力学分析,研究Ti、Nb及Al的碳化物、氮化物析出规律。结果表明,固液两相区,TiC0.005N0.995和TiN分别在1785K和1784K时开始析出;奥氏体相区,碳化物、氮化物析出先后顺序为NbC0.64N0.36、NbC、NbN、AlN、TiC,相应析出温度为1457、1404、1354、1267、1226K;γ→α相变过程中,TiC发生相间析出,Nb主要以NbC形式析出,AlN析出量较少。     

W6 Mo5 Cr4 V_2钢真空离子渗碳的研究

本试验利用 X 射线物相分析、电解萃取、化学相分离和扫描电镜对 W6Mo5Cr4V2钢进行了真空离子渗碳的试验研究.结果指出,随着渗层碳浓度增加,碳化物数量明显增加:同时碳化物由低碳相(M_6C)向高硬度高碳相(M_2C,MC)转化.这两者均使渗碳层耐磨性提高;渗层淬火奥氏体量增加.在渗层含碳量为1.08～1.45%的范围内,耐磨性随含碳量的增加而提高。     

固溶时效后高氮奥氏体不锈钢的物理化学相分析

采用物理化学相分析技术研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为,确定了析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式.结果表明:氮含量低的1Cr22Mn15N0.6以M23C6型碳化物析出为主,氮含量高的1Cr22Mn15N0.9以(CrFe)2N1-x型氮化物析出为主,高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加.     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比，高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响，结合真空低压脉冲渗碳工艺原理，对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930，950，980℃渗碳温度下，渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外，随着渗碳温度的升高，碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加，高温真空渗碳可显著提高渗碳速率，温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间(原始态、1.5a和6a)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明:高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

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.     

Nb对转K2弹簧钢中MX析出相的影响

采用Thermo-Calc热力学软件,对转K2弹簧钢在400～1600℃存在的平衡析出相及Nb、V在奥氏体相中的固溶规律进行了计算,探讨了各合金元素含量对析出相析出规律的影响,并利用碳萃取复型与透射电镜(TEM)分析了Nb含量对析出相的影响.结果表明:转K2弹簧钢中平衡析出相主要为MX、M7C3、M3C2和AlN;Nb能显著提高MX相的稳定性.TEM分析表明,析出相尺寸变化范围为几纳米到100纳米以上,形态多呈近似球形或圆片状;随Nb含量增加,从低温铁素体中析出的细小颗粒所占比例显著增大,未溶解碳氮化物比例也有所增大,总体而言析出相平均颗粒尺寸得到细化;大颗粒析出相为富Nb的碳化物,而小颗粒为富V的碳化物,这与热力学计算结果相一致.     

65Nb钢冷镦模具回火组织变化与耐磨性的关系

基体钢(65Nb)冷镦模具经超低温工艺处理后微观组织发生了变化,即从回火马氏体中析出碳化物微粒,残余奥氏体转变成马氏体并析出微细碳化物。这种组织变化可显著提高模具的耐磨性和冲击韧度,因而也大大延长了模具的使用寿命     

高Cr高温合金中α-Cr相的析出方式

通过对高Cr高温合金INCONEL718和INCONEL625在长期时效过程中α-Cr相析出方式进行详细的微观组织分析.结果认为,随着时效时间的延长,INCONEL718合金中大部分α-Cr相随着相的析出长大依附于δ相的界面析出,而INCONEL625合金中α-Cr相则主要依附晶界M6C碳化物相界面析出,少部分依附于δ相析出,其原因可能与Cr在相δ和M6C碳化物中的溶解度随温度的下降而迅速下降有关.     

HK40耐热钢碳化物的沉淀研究

HK40(4Cr25Ni20)离心铸造耐热钢管是目前国内外石油化工中大量选用的炉用材料。这种以碳化物作为强化相的耐热钢,含碳量为:0.35—0.45%,铸态组织为:奥氏体加上块状具有伪六角洁构的 Cr7C3型晶界碳化物。在使用过程中由于加热使得基体中过饱和碳以细小、弥散分布的Cr23C6型碳化物在晶内沉淀析出,同时晶界Cr7C3型碳化物也转变为Cr3C6,起到了碳化物弥散强化作用,改善了钢的高温使用性能,提高了钢的蠕变断裂强度。 利用透射电镜研究了HK40钢铸态以及850℃高温时效500小时和在870℃下实际使用了4万小时合金组织的高倍形貌。用选区电子衍射…     

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.     

航空轴承钢渗碳热处理组织演变行为研究

利用EPMA与XRD等实验方法对航空轴承钢在渗碳热处理过程中的微观组织演变行为进行定性及定量分析.结果表明:在渗碳淬火处理后,试样表层及次表层组织中有大量的碳化物及少量的残留奥氏体,其中碳化物为M₂₃C₆和M₆C.随着渗层深度的增加,碳化物含量减少,残留奥氏体含量增加.经过二次淬火处理后,奥氏体与马氏体中碳质量分数增加,使得淬火后残留奥氏体质量分数大幅度增加,在渗层0.1mm处达到22.7%.经过两次深冷与回火处理后,马氏体与奥氏体中碳质量分数降低,碳化物含量增加,渗层硬度提升.     

Fe-∑M-C多元合金奥氏体中碳活度的估算

本文证明了在三元以上的合金钢中,当奥氏体与碳化物相平衡时,合金元素对奥氏体中碳活度的影响具有叠加性质。根据M.Hillert模型推导了在这种条件下多元合金钢奥氏体中的碳活度的关系式,认为合金元素、铁在碳化物-奥氏体间的分配系数是很重要的。据此可以计算合金奥氏体中的碳活度,根据上述方法求出的碳活度,预测了实用合金钢内氧化型渗碳时所需要的碳势,预测值与实验结果符合较好。