新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

摘要：对500℃/950MPa条件下经845-8 h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析，并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明，蠕变断裂后，基体中呈链状分布的M6C相显著粗化，平均等效直径达到3.0μm，体积分数达到3.85%；马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相，尺寸在10～25nm之间，面积比达20%；蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生，其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关；并且与高密度Laves相的析出有关；因此，控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。     

M963合金高温蠕变过程中显微组织的演化及断裂机理

研究了M963合金在975℃×225MPa条件下蠕变过程中的组织演化及断裂机理.结果表明M963合金的蠕变曲线呈现出明显的3个阶段且稳态蠕变速率较低;蠕变过程中,γ'相粒子逐渐筏形化,由初始阶段分布在γ基体中的立方状孤立相转变为蠕变后期包围γ相的连续相;在枝晶干上有颗粒状M6C碳化物析出;蠕变变形机制从初始阶段的Orowan绕过γ'相粒子变为蠕变后期的位错切过γ'相粒子.     

热处理工艺对1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢析出相及性能的影响

采用SEM、TEM、化学相分析、热力学计算等手段研究了不同回火工艺下的超超临界汽轮机组叶片用1Cr11Co3W3NiMoVNbNB马氏体耐热钢中析出相的分布和性能。热力学计算表明,该叶片在620℃温度服役,合金中M23C6相的形成能要比Laves相的形成能低,M23C6相会在服役初期大量析出,但随着服役时间增加合金中的Laves相大量析出,析出数量将超过M23C6相。合金经过淬火、高温回火处理后组织为板条状回火马氏体。析出相主要由M23C6、Nb(C,N)和极少量的Laves相组成,M23C6析出数量随回火温度升高而增加。经过570、690℃两次回火处理,可提高合金的冲击韧性。     

IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明：长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M₂₃C₆碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。     

铌、钛对汽车排气系统热端用铁素体不锈钢高温力学性能的影响

对含铌及Nb-Ti铁素体不锈钢进行固溶和高温时效处理,采用高温拉伸试验对其进行高温力学测试.结果表明:随着时效时间的延长,铌钢高温屈服强度降低较快,而Nb-Ti钢高温屈服强度变化不大.采用相分析、扫描电镜、透射电镜对固溶铌及微观结构进行分析,发现时效过程中固溶铌含量均降低,含铌及Nb-Ti钢500h时效后固溶铌相差不大,铌钢中析出相主要是NbN相和M6C相(Fe3Nb3C),Ti-Nb钢主要析出相是NbTi(C,N)相和Laves相(Fe2Nb).长时间时效后,M6C相和Laves相严重粗化且分布变化明显.M6C相粗化后观察不到沿晶界连续分布,而Laves相粗化后主要在晶界连续分布,起到强化晶界的作用.     

10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的高温析出与脆化机制

摘要：利用光学显微镜、扫描电镜、力学性能测试等方法,分析了10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢锻件的脆化原因,并研究了钢在1050～850℃区间的高温析出行为,及其对冲击韧性的影响。结果表明,锻件脆化由粗大的链状M6C相引起,950～850℃温度区间,钢中发生M6C相的高温析出行为,导致冲击韧性恶化。析出温度区间内,降低温度、延长时间均能促进析出相的形核与长大,使M6C相含量增加,尺寸长大,分布更加聚集,逐渐形成链状形貌。Mo元素偏析能够提高M6C相的开始析出温度、增加相含量。锻造温度是影响高温析出行为的关键因素,应控制终锻温度不小于950℃,避免锻后脆化。     

La含量对GH230合金组织和性能的影响

研究了La含量对GH230合金组织和性能的影响。结果表明,当合金La含量达到0.048％（Wt%,下同）时,合金中析出新相－富镧相;而且合金含La量还影响晶界二次M23C6型碳化物析出形态,即晶界二次M23C6型碳化物形态逐渐由胞状（0％La试验合金）向片状（0.026％La,0.048％La试验合金）、链状（0.087％La试验合金）转变。但是合金含La量对一次M6C型碳化物相数量、尺寸、分布以及合金基体的晶粒尺寸影响较小。La通过改变合金组织而影响其室温力学性能、927℃/62Mpa条件下的持久寿命。     

C含量对690合金M23C6相析出行为的影响

摘要：为了研究0.011%～0033%范围内C质量分数对690合金M23C6相析出行为的影响规律，采用SEM、TEM、物理化学相分析和热力学计算等手段，考察了不同C含量与M23C6相析出数量及析出位置关系。结果表明，随着C含量增加，M23C6析出相质量分数增加、完全固溶温度提高，前者与C质量分数呈线性关系变化，后者则符合抛物线关系。C含量升高，M23C6相的吉布斯自由能下降，从基体中析出M23C6相这一固态相变过程的驱动力增大，在相同的保温时间下，促进M23C6相在更多位置上的析出及其析出形貌的显著变化。对于较高C含量的690合金，除在晶界和孪晶端部外，还可在孪晶内部观察到M23C6相析出现象，其析出相颗粒发生粗化的同时，相质量分数也逐渐增加。     

国产T23钢高温组织演变及其对性能的影响

 通过对国产T23钢550 ℃、600 ℃和650 ℃的持久试样显微组织的分析，研究了T23钢高温蠕变过程中的组织演变及其对性能的影响。结果表明，在高温蠕变过程中，T23钢贝氏体铁素体基体和小岛中的马氏体将发生回复和再结晶，位错密度下降，M23C6碳化物不断粗化，并且有少量M23C6转变为M6C。蠕变断裂时间较短时，M23C6碳化物粗化对性能下降起主要作用，随蠕变断裂时间延长，贝氏体铁素体基体和小岛中马氏体的回复、再结晶对性能下降的影响增大。温度较高时，回复及再结晶开始较早，对性能下降的影响提前。650 ℃时，T23钢的组织演变和性能下降过快，应尽量避免在此温度下使用。     

马弗式光亮退火炉镍基合金焊接组织分析

采用宝钢生产的BSTMUF601钢对运行3年的马弗式光亮退火炉进行焊接修复,试验结果表明,焊接接头具有与炉体等同的高温力学性能,950℃条件下的接头抗拉性能可以达到97 MPa。结合扫描电镜、透射电镜的观察和分析,采用进口材料Inconel601合金制造的炉体在高温条件下晶粒显著粗化,焊接热影响粗晶区存在强化基体的Ni3(Al,Ti)析出相;焊缝金属中具有一次析出碳化物TiN、凝固共晶碳化物M23C6、球状析出相Al2O3等,一定尺寸的弥散分布碳化物将有助于改善焊接接头高温性能。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金的蠕变行为

研究Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金在不同温度(200~300℃)和应力(30~110MPa)条件下的蠕变行为,利用金相显微镜、透射电镜等分析蠕变过程中合金组织的演变。结果表明:温度较低时(200~250℃),蠕变曲线分为瞬时和稳态蠕变两部分,利用Arrhenius公式计算出合金的平均应力指数n=2,由此判断蠕变机制是晶界滑移机制,平均蠕变激活能Q=85.6kJ/mol;当温度为300℃时,合金经过短暂的瞬时蠕变和稳态蠕变阶段后,很快进入断裂阶段。n=4.2,蠕变机制为位错攀移机制,Q=145.5 kJ/mol。在温度较低时,稀土元素所形成的析出相β￠相阻碍位错的运动,从而提高合金的抗蠕变能力;随蠕变温度升高,析出相转变为β相,在晶界处聚集长大,使晶界处易产生应力集中,促使孔洞的形成,导致合金发生蠕变断裂。     

长期时效对ЭП866钢组织和力学性能的影响

研究了ЭП866钢650℃下经最长2 000 h时效处理后组织和力学性能的变化规律,并运用Thermo-Calc热力学软件研究了钢中铬质量分数变化对σ相平衡析出的影响。结果表明,650℃长期时效后,钢中的析出相主要为M_(23)C_6、MX、Laves和σ相,同时发生了马氏体板条回复及析出相的粗化。材料的强度和硬度在500 h时效时间内下降较快,主要受析出相粗化和组织回复共同作用的影响;时效时间延长后,由于硬脆的σ相大量析出,强度和硬度缓慢下降。冲击吸收能量在1 000 h时效时间内呈下降趋势,主要受Laves相粗化和链状分布的M_(23)C_6的影响,时效时间延长后,组织回复引起软化的作用增强,冲击吸收能量又略有升高。Thermo-Calc计算结果表明,时效过程中σ相的析出与铬元素在晶界上的偏聚有关。     

Inconel 690合金TT处理后的析出相

 用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和相分析研究了3种不同钛含量的Inconel 690合金经不同固溶温度+715 ℃×15 h,TT处理后的析出相。结果表明：合金经TT处理后,均有M23C6析出,并含有一定量的Ti(C,N);钛含量为110%的合金中有γ′相析出,γ′相在晶内弥散分布;M23C6大多在晶界上析出,而且在孪晶界和晶内位错线处也均有析出,M23C6与界面一侧基体保持立方 立方的平行位向关系;钛含量增加,析出的M23C6尺寸变小,间距增大,晶界附近的铬含量明显提高,有利于改善合金的耐腐蚀性能。     

T23钢组织演变对性能影响的研究

通过对宝钢生产的T23钢在550、600、650℃的持久试样的微观组织分析,研究了T23钢高温蠕变过程中的组织演变对性能的影响。发现了T23钢高温蠕变过程中贝氏体铁素体基体和小岛中的马氏体将回复、再结晶,位错密度下降,M23C6碳化物不断粗化,并且有少量M23C6转变为M6C。蠕变断裂时间较短时,M23C6碳化物的粗化对性能退化起主要作用,随着时间延长,贝氏体铁素体基体和小岛中的马氏体的回复、再结晶的影响增大。温度较高,回复、再结晶开始较早,对性能退化的影响提前。T23钢在650℃组织演变和性能下降过快,应尽量避免使用。     

C700R-1耐热合金700℃时效组织和性能演变

研究了新型汽轮机转子用C700R-1耐热合金700℃长期时效组织和性能的演变.研究表明：合金的主要析出相为 M23 C6、MC、γ′.C700R-1合金长期时效组织结构稳定,时效5000 h 晶界处 M23 C6碳化物平均宽度从190 nm增加至240 nm,呈不连续状态分布;时效5000 h球形γ′平均直径从22．0 nm粗化至49.8 nm,粗化速率缓慢.合金拉伸强度和硬度随时效时间延长先快速升高,后缓慢降低,并逐渐趋于稳定;理论计算 C700R-1合金中γ′临界尺寸为29.8 nm;长期时效后合金的冲击值在50 J 以上.     

新型马氏体耐热钢G115的高温组织演变研究

G115是钢研院与宝钢联合开发的应用于600～650℃的超超临界锅炉用管.将G115热挤压管在625℃、130 MPa应力条件下进行蠕变试验,并在蠕变的不同阶段分别取样进行微观组织观察.蠕变曲线表明,G115钢在该试验条件下进入稳态蠕变阶段后有较长时间稳态蠕变速率持续增加但并不发生断裂;扫描组织分析表明,随着蠕变试验的进行,组织中的马氏体板条未发生明显的退化,马氏体板条宽度增加;透射组织观察表明,随着蠕变的进行,M23C6和Laves相析出物增多长大,但尺寸长大并不明显,析出物主要在晶界处和马氏体板条处聚集对晶界进行强化.     

抗热腐蚀高温合金的蠕变组织及其转变

研究了一种新型铸造高温合金K44在高温拉伸蠕变实验中的组织转变.通过光学及电子显微镜观察了合金的铸态组织及高温蠕变过程中不同阶段的组织特征;重点探讨了合金中γ'相的沉淀筏形化、定向粗化及位错与其交互作用.结果表明,多晶高温合金中γ'相的筏形化方向与内应力有关;位错与γ'相的相互作用使加速蠕变阶段较长.蠕变过程中,碳化物形状由骨架状分散为条片状,共晶胞界处γ'相沉淀析出球状γ相;沿着拉伸应力轴方向,从试样根部到断口,滑移系开动数量增多,γ'相的变形越来越大.     

Ic6+Ru合金的物理化学相分析

介绍了Ic6+Ru合金析出相的类型及其电化学提取和定量分析方法.该合金在1260℃×10h、氩气冷却状态下的析出相是γ',M6C和M3B2.对该合金的γ'相和M6C相进行了定量测定,并证明钌主要分布在γ和γ'相中,M6C和M3B2相中只有痕量钌存在.     

长期时效过程中GH4586合金的微观组织演变机理

系统研究了航空涡轮盘GH4586A和GH4586B合金在700～800℃长期时效时,合金微观组织的演变过程.重点研究了时效过程中沉淀强化相与奥氏体基体的稳定性,尤其是拓扑密排相(TCP相)析出行为及其与时效温度和时效时间的关系.研究表明,长期时效过程中GH4586B合金未见TCP相析出,但γ相随时效时间的延长快速粗化,导致合金室温与高温强度显著衰减.GH4586A合金的γ相长大缓慢,从而保持了稳定的抗拉强度,但在750℃、2000h以上时效时出现了μ相析出在晶界与晶内M6C二次碳化物表面形核并以半共格形式向奥氏体基体内生长,致使合金的塑性有所下降.     

粉末高温合金FGH96中的原始粉末颗粒边界及其对合金拉伸断裂行为的影响

采用等离子电极旋转雾化法和热等静压法(hot isostatic press,HIP)分别制备FGH96粉末与合金,对原始及高温(1 150℃)预热处理后的FGH96粉末表面析出相以及HIPed FGH96合金的原始粉末颗粒边界(prior particleboundary,简称PPB)进行分析,进而研究PPB对合金室温和750℃拉伸断裂行为的影响。研究发现:原始粉末表面无明显析出相,1 150℃预热处理后粉末表面有块状MC和细小氧化物分布;热等静压法制备的FGH96合金及其热处理后,PPB析出相主要由颗粒和块状的金属碳化物MC及富Zr的氧化物颗粒组成;该合金经过固溶和时效处理后,颗粒状MC部分溶解而块状MC长大,PPB碳化物的尺寸分布由单峰分布转变为双峰分布;常温拉伸时微孔在PPB上形成并扩展,合金沿PPB断裂;750℃拉伸时,合金强度与塑性较常温下明显降低,部分M23C6在晶界析出,块状和颗粒状碳化物部分溶解,为M23C6提供碳源,合金断口呈现沿晶和沿PPB混合断裂的形貌。