时效温度对890MPa级含铜钢组织与性能的影响

根据纳米析出强化机制,设计了一种屈服强度为890MPa的超高强海洋工程用钢——NEU890钢.在相同固溶条件下,研究了时效温度对NEU890钢显微组织、室温拉伸性能、-40℃ Charpy冲击功的影响.用透射电子显微镜分析纳米级析出相分布,并计算出其强度贡献值.结果表明,固溶态试样屈服强度为852MPa,500℃时效屈服强度达到峰值1026MPa,呈现典型时效析出强化特征.NEU890钢的脆性时效温度区间为300~500℃.当时效温度为550~600℃时,NEU890钢的屈服强度为994~910MPa,-40℃冲击功为108~166J,可满足EQ91钢拉伸和冲击性能指标要求.     

冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响

工业纯铁(厚度为1mm)经580℃气体渗氮4h后进行不同方式(油淬,炉冷)的冷却,然后对油淬的试样进行自然时效和100~220℃的人工时效.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计和拉伸疲劳实验机等研究了不同热处理条件下渗氮层的微观组织结构和力学性能.结果表明:渗氮试样完全由化合物层和扩散层组成,冷却方式不改变化合物层的厚度和最外层的相结构,却显著影响扩散层的微观组织和力学性能.油淬试样的扩散层在自然时效过程中形成大量的氮原子团簇从而产生了自然时效强化;人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2相,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N相;自然时效样品具有很高的硬度和强度,人工时效样品的硬度和强度随时效温度的升高而降低,较高温度时效有助于提高延伸率;化合物层对渗氮层的强度没有很大影响,但却显著降低了渗氮层的拉伸疲劳强度.     

多级梯度结构对Al-Zn-Mg-Cu合金力学性能的影响

为了进一步提升析出强化铝合金的强度,采用表面超声滚压和低温时效工艺制备一种多级梯度结构材料,并用SEM/TEM表征分析表层组织。研究结果表明：表层晶粒和析出相均呈现梯度分布。此外,对梯度层的析出相分析发现晶内析出相和晶界析出相种类存在区别,并且伴随着距表面深度的增加,晶界析出相和晶内析出相的数量密度都呈现降低趋势。与时效后粗晶试样相比,多级梯度结构试样的强度得到提升(屈服强度和抗拉强度分别从480 MPa和622 MPa提升到562 MPa和692 MPa)并保持良好的塑性。通过定量计算,发现多级梯度结构试样的强化增量主要源于晶界强化、沉淀强化、位错强化和协同强化的共同作用。     

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.     

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.     

2A66铝锂合金时效行为的研究

通过DSC分析、硬度测试、拉伸测试、SEM和TEM检测等手段,研究了2A66铝锂合金时效组织和性能的变化.研究结果表明:对于同一时效温度,随着时效时间的延长,强度出现峰值;时效温度越高,出现峰值的时间越短.2A66铝锂合金最佳的峰值时效制度为165℃保温64h,此时合金获得了良好的强塑性结合,硬度为146 HB,抗拉强度为526.5MPa,屈服强度为448.9 MPa,延伸率为10.1%.165℃时效过程中合金的主要强化相为δ',θ'和T_1相,时效初期合金的主要强化来源为GP区、δ'和θ'相,峰值时效时合金的主要强化相为θ'和T_1相.     

应力作用下2124合金蠕变时效的组织与性能

通过硬度测试、拉伸测试和透射电镜分析等方法,研究应力分别为0 MPa和200 MPa对Al-Cu-Mg系2124合金185℃时效后的硬度、强度以及伸长率的影响,阐述应力对2124合金时效后组织与力学性能的影响.研究结果表明:在常规时效和蠕变时效2种时效状态下,200 MPa应力作用下的蠕变时效使2124合金的S'析出相分布变得不均匀,合金的强度提高,而塑性降低;在0 MPa应力作用下,合金峰时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为411.6 MPa,270.8 MPa,20.20％;在200 MPa应力作用下,合金峰值时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为441.1 MPa,321.0 MPa和16.24％,后者的抗拉强度和屈服强度比前的高,但塑性低.     

7A04铝合金时效析出及性能分析

对7A04铝合金460℃固溶后进行水冷和水冷+深冷不同淬火方式,并在120℃时效对试样进行了金相组织分析、硬度测试及DTA分析。硬度测试结果为水冷+深冷水冷,DTA与金相组织分析结果为水冷+深冷的析出温度区间大,析出物含有较多主要强化相η’相,同时也含有S、T相,水冷的析出物析出温度区间较小,析出物含有较多主要强化相η’相和少量S、T相。     

Mg-6Gd-Y-0.6Zr的析出行为和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X线衍射、透射电镜等手段研究添加1％Y(质量分数,下同)对Mg-6Gd-0.6Zr 合金析出行为和力学性能的影响.研究结果表明:添加合金元素Y能大大促进Mg-6Gd合金的时效析出;具有高过饱和度的Mg-6Gd-Y-0.6Zr合金在200℃表现出显著的时效硬化现象;随着时效温度的升高,晶界周围析出相极度粗化并且β'相体积分数降低、分布不均;尤其在250℃峰时效的组织中观察到Mg-6Gd合金所不具备的β'相.200℃时效72 h后,合金获得优异的力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为354MPa,292MPa和9.5％,250℃时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为307MPa,220MPa和13.6％.     

预时效对7020铝合金组织与性能的影响

采用维氏硬度(HV)、电导率测试(EC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、室温拉伸、冲击韧性实验研究预时效对7020铝合金组织与性能的影响。研究结果表明:合金经470℃固溶1 h后进行65℃预时效处理,与直接双级时效对比,合金的拉伸性能随预时效时间的延长而逐渐上升;65℃/168 h+90℃/8 h+160℃/26 h的抗拉强度为355.9 MPa,屈服强度为290.5 MPa,伸长率为16.3%,维氏硬度为120.9,电导率为22.4 MS/m;直接双级时效时,抗拉强度为320.4 MPa,屈服强度为256.7 MPa,伸长率为17.6%;维氏硬度为103.5,电导率为21.9 MS/m;合金经470℃固溶1 h后进行65℃预时效处理时,沿挤压方向和垂直挤压方向冲击吸收功分别为52.1 J和45.9 J;直接双级时效时,沿挤压方向和垂直挤压方向冲击吸收功分别为43.5 J和38.8 J;时效析出相随预时效时间的延长在晶内、晶界越来越细小弥散,晶界析出相断续分布。     

钒微合金化中锰钢组织与性能研究

对一种钒微合金化低碳中锰钢进行了轧制及热处理实验,对其组织与性能进行了研究,通过选取合理的热处理工艺,获得了良好的强韧性指标.结果表明:热轧态中锰钢的屈服强度在700MPa以上,-40℃的冲击功为67J,当淬火温度和回火温度分别为900℃和600℃时,实验钢的屈服强度在650 MPa以上,-40℃的冲击功为275J,具有良好的强韧性指标.热处理态实验钢的组织为回火马氏体,组织细化有利于提高实验钢的低温冲击功,当淬火温度为900℃时,在回火过程中可析出大量20nm以下的二元相VC,其析出强化量在150 MPa以上.     

淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响

 采用OM、DSC、SEM 与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s 延长至49 s,A357 铝合金经T6 热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa 与12.4%降低至320 MPa、254 MPa 与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si 相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25 μm,平均宽度为5~10 μm,当淬火转移时间超过35 s 后,初生与共晶Si 相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg 与Si 元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al 元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg₂Si 强化相长度约为0.2~1 μm,宽度为0.02~0.08 μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg₂Si 强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

淬火转移时间对AA357铝合金力学性能与微观组织的影响

采用OM、DSC、SEM与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s延长至49 s,A357铝合金经T6热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa与12.4%降低至320 MPa、254 MPa与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25μm,平均宽度为5~10μm,当淬火转移时间超过35 s后,初生与共晶Si相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg与Si元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg2Si强化相长度约为0.2~1μm,宽度为0.02~0.08μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg2Si强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

不同Cd含量对Al-Cu合金组织与性能的影响

通过室温拉伸、SEM、EDS和TEM分别对试样进行性能测试及微观表征,研究了不同Cd含量对Al-Cu合金微观组织和力学性能的影响.研究表明:在175℃人工时效过程中,不同Cd含量的合金具有相似的时效响应规律,Cd元素能促进合金强化相θ′的析出,与含质量分数为0.10%Cd的合金相比,含质量分数为0.19%Cd与0.36%Cd的合金达到峰时效的时间缩短且峰值硬度值提升.在峰时效状态下,当Cd元素质量分数从0.10%增加到0.19%时,合金屈服强度从384.2 MPa提升到422.8 MPa,延伸率从8.5%降到7.1%;Cd元素质量分数为0.36%时强度几乎不再变化,延伸率则继续下降至5.86%. TEM结果显示含质量分数为0.19%Cd的合金中析出相数量多且尺寸小,对合金析出强化效果更明显;当Cd质量分数为0.36%时,合金中析出相长度稍微变短,数量增多不明显.与此同时,含质量分数分别为0.19%和0.36%Cd的合金断口表面存在富Cd晶间残留相,这对Al-Cu合金性能的提升是有害的.     

淬火转移时间对1933铝合金拉伸性能、腐蚀性能及微观组织的影响

通过常温拉伸性能测试、晶间和剥落腐蚀试验、光学显微镜及透射电子显微镜研究淬火转移时间(5～90 s)对1933铝合金锻件拉伸性能、腐蚀性能及微观组织的影响.研究结果表明:随着淬火转移时间延长,合金的拉伸性能和耐腐蚀性能均降低;当转移时间增加至90 s时,抗拉强度下降7.5％,屈服强度下降9％,伸长率下降约20％,腐蚀深度增加400％.淬火转移时间过长导致晶粒内部析出粗大的平衡η相,降低了时效强化效果;晶界无沉淀析出带宽化,降低了伸长率和耐腐蚀性能.为获得良好的综合性能,转移时应使该合金产品淬火时的温度不低于约366℃.     

淬火水温对2219铝合金锻环组织和力学性能的影响

采用室温拉伸测试、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜等测试分析方法,研究淬火水温(20～80℃)对2219铝合金锻环组织和拉伸性能的影响.研究结果表明:随着淬火水温提高,锻环的抗拉强度、屈服强度和延伸率先升高后降低.当淬火水温超过60℃时,锻环延伸率各向异性倾向显著增加,其主要原因是形成粗大晶界析出相.当淬火水温为40℃时,锻环具有较好的强度和延伸率,其轴向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为418 MPa、300 MPa和9.3%,径向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为420 MPa、300 MPa和9.8%,切向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为447 MPa、329 MPa和12.6%.     

7055铝合金的淬火敏感性研究

通过测定时间-温度-硬度曲线并采用透射电镜研究7055铝合金的淬火敏感性.研究结果表明：7055铝合金的淬火敏感温度区间为235～415℃,鼻尖温度约为355℃;7055铝合金的过饱和固溶体在355℃保温时快速分解,析出大量无强化作用的粗大η相,减小基体中溶质原子浓度,降低时效强化效果;该合金较佳的淬火制度为：适当减小高温区间的冷却速率,加大淬火敏感温度区间235～415℃的冷却速率.在此淬火制度下,既可减小铝合金残余应力,又可保证其较佳的力学性能.     

自然时效对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火试验、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和差示扫描量热法研究自然时效对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。研究结果表明:随自然时效时间的延长,合金硬度不断增加,淬火敏感性均先增加后降低;在自然时效4 320 h时,淬火敏感性达到最大,冷却速率减小导致硬度最大下降率达10.6%;当自然时效时间超过11 520 h时,淬火敏感性很低且不再变化;随自然时效时间的延长,沉淀强化相的尺寸和含量均增加,且有利于慢速冷却处形成数量更多、分布更均匀弥散的GP区,硬度升高明显,淬火敏感性很低。自然时效时间长达17 280h;该合金的沉淀强化相为GP区,未发现η′相。     

中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理

通过光学显微镜、透射电镜和化学相分析等方法研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢的组织特征、析出行为及其与性能的关系.结果表明:CLAM钢淬火态组织为马氏体,760℃回火后组织转变为细小均匀的索氏体.其室温下的抗拉强度为697MPa,屈服强度为652MPa,延伸率为24.4%;600℃时抗拉强度为453MPa,屈服强度为452MPa,延伸率为23%.韧脆转变温度为-60℃.CLAM钢中的析出物主要为30～70 nm的M23C6和Ta(C,N),这些主要分布在晶界且少量弥散分布于晶内的析出物是强化CLAM钢的主要方式之一.     

不同工艺下低碳马氏体钢的组织与力学性能

研究了淬火温度和保温时间对低碳马氏体钢组织、抗拉强度和屈服强度的影响.结果表明,淬火温度和保温时间对试样的组织和力学性能影响显著;在890℃下保温70和210s淬火试样的组织主要为板条状马氏体和块状铁素体;在920和950℃下保温210s淬火,其组织为板条状全马氏体;在920℃下保温70~210s淬火试样具有良好的力学性能.