GH907合金铸锭均匀化热处理

为了系统研究GH907合金铸锭枝晶间Laves相的固溶规律和铸锭中铌元素的扩散规律,以指导生产实践。以抚顺特钢生产的GH907合金508 mm铸锭为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜等手段,系统研究了GH907合金铸锭不同温度和时间下的均匀化情况。结果表明,GH907合金铸锭枝晶间Laves相的最佳扩散温度为1 160 ℃,扩散10 h以上Laves相可以完全消除;同时计算得知,GH907合金铸锭中铌元素在1 160 ℃下的表观扩散系数为D＝0.488 55×10-14 m2/s;理论计算表明,在1 160 ℃下处理56 h后,GH907合金中铌元素的残余偏析指数δi可以达到0.02。     

钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M₂₃C₆以及晶内和晶界处的奥氏体与M₂₃C₆板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶.      

固溶热处理对新型核用FeCrAl合金包壳管组织和力学性能的影响

通过新型核用锻态FeCrAl合金包壳管在不同温度及时间下的固溶处理实验,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度仪(HV)和电子万能试验机(EUTM)分析了固溶处理对FeCrAl合金包壳管显微组织以及力学性能的影响规律。结果表明,当固溶热处理温度低于1200℃时,保温60 min后FeCrAl合金组织中仍然存在一定数量的σ-FeCr相、富Cr相和Fe₂(Mo/Nb)Laves析出相。随着温度的升高,析出相逐渐溶解到基体之中,当温度升高到1200℃时,保温60 min后组织内的析出相基本回溶,但晶粒发生了异常长大。随着保温时间的不同,析出相的数量、形态、分布和成分都会发生变化。随着温度的升高,FeCrAl合金的抗拉强度逐渐降低,延伸率先升高再降低,硬度先减小再增大。在1150℃加热、60 min保温和水冷的固溶热处理制度下,核用FeCrAl合金包壳管的伸长率可达20.1%,抗拉强度R_m为675 MPa,屈服强度R_p0.2为560 MPa,硬度为HV 261,塑性提高,加工性得到显著改善,可满足管材后续轧制的要求。     

GH350合金铸锭元素偏析及其均匀化热处理

 利用光学显微镜、扫描显微镜及能谱仪,研究了经双联真空(VIM+VAR)冶炼生产的130mm自耗锭GH350合金铸态和不同均匀化过程中显微组织和元素偏析的规律。结果表明,铸态GH350合金中存在复杂的第二相组织和严重的枝晶偏析,Nb、Ti、Ta等溶质元素大量偏聚于枝晶间的Laves相等第二相中,而Cr、Mo等元素则偏聚于枝晶干。并且发现铸态GH350合金经1180℃×40h炉冷后,枝晶偏析基本消除,合金成分基本均匀。     

化学计量比对NiAl-Mo(Nb)金属间化合物显微组织和力学性能的影响

Ni-30Al-8Mo-2Nb合金由NiAl、Mo和少量的Ni3Al相组成树枝晶.Ni-40Al-8Mo-2Nb合金由NiAl和Mo两相组成树枝晶.Ni-50Al-8Mo-2Nb合金由NiAl、Mo和少量NiAlNb(Laves)相组成不规则的树枝晶.在3种合金中,NiAlNb(Laves)相只存在于富Al的合金中.Ni-40Al-8Mo-2Nb合金的压缩屈服强度高于Ni-30Al-8Mo-2Nb合金的压缩屈服强度,而且在低温或高应变速率时强度差异更大.Ni-30Al-8Mo-2Nb和Ni-40Al-8Mo-2Nb合金的峰值应力的变化规律与压缩屈服强度的变化规律一致.透射电镜观察表明,Ni-40Al-8Mo-2Nb合金的高温变形行为受动态回复和动态再结晶所控制.     

热处理对Fe-Cr-Co可变形永磁合金冷加工性能的影响

研究了热处理工艺对Fe-Cr-Co永磁合金冷加工性能的影响。通过对合金显微组织的观察分析及对力学性能的测试,结果表明Fe-24Cr-12Co-1Si永磁合金1050℃固溶组织为α＋γ相、1100℃固溶组织为单一α相,合金冷加工软化固溶温度应以1000℃～1500℃为宜,保温时间不宜过长,并且应快冷。     

EW75镁合金高温扩散动力学研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(XRD),观察EW75合金大型铸锭原始态及高温热处理之后的组织及成分分布,以进行稀土元素在EW75合金中高温扩散动力学的研究。结果表明:EW75铸态合金中存在较为严重的局部偏析,大量非平衡凝固共晶组织在晶界处富集,Gd,Y,Nd在合金中的分布很不均匀,铸态组织呈大块的骨骼状,由α-Mg基体、Mg24Y5、Mg5Gd和Mg41Nd5非平衡凝固相组成,铸态合金晶粒尺寸约为100μm;在505及520℃保温24 h之后依然有较多未溶相残留在晶界上,由于温度稍微偏低,共晶组织未能完全溶解并分散到基体中;经过535℃,20 h高温热处理之后,共晶组织基本分解完全,稀土元素较为均匀地分布在基体中,晶粒长大非常明显;采用(EDS)分析测得各合金元素在EW75中的浓度分布,发现合金元素在EW75中成一定的规律分布,通过动力学方程计算得出了Y,Gd,Nd元素在不同温度下的lnδ-t关系曲线并进行线性拟合,最终得出Gd,Y,Nd在不同温度下的扩散系数。     

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30 ℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_e[Nb])和Mo的有效分配系数(k_e[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_e[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_e[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_e[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数据,对Nb和Mo元素偏析程度的具体变化趋势进行定量表征,结果表明在N06625合金凝固过程中,冷却速率越低或固相分数越大,残余液相中Nb和Mo元素的质量分数上升速率越快。     

垂直半连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能研究

采用垂直半连续铸造法制备Cu-15Ni-8Sn合金,并对合金的凝固组织、元素偏析以及热处理后的组织和性能进行了分析。采用普通熔铸法制备Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织主要由贫Sn的α-Cu(Ni, Sn)固溶体、富Sn的γ相以及片层状的（α+γ）组成,并且Sn元素主要偏聚在晶界上。在垂直半连续铸造的过程中同时施加机械振动和电磁场具有明显的晶粒细化效果,同时有效减轻了Sn元素的宏观反偏析和微观晶界偏析,富Sn相比较均匀地分布在晶粒内部和晶界上。Cu-15Ni-8Sn合金经过850℃固溶、 90%轧制和400℃时效1 h后可获得最佳的综合性能,此时合金的硬度为HV 401,导电率为8.4%IACS,抗拉强度为1233 MPa,屈服强度为1185 MPa,伸长率为4.5%。     

Haynes282耐热合金铸态组织及锻后析出相研究

Haynes282合金是700℃超超临界发电机组高温段转子和气缸等构件的首选材料。Haynes282合金铸件组织控制和锻件析出相调控,是相关产品生产工艺制定的难点。以Haynes282为研究对象,通过金相、SEM、EDS等方法,对Haynes282合金电渣重熔后的铸态组织以及锻造后的析出相特性进行系统表征。结果表明,Haynes282合金的枝晶尺寸对冷速非常敏感;电渣锭心部的二次枝晶臂间距要大于表层的,分别为72μm和56μm。枝晶臂和枝晶间元素Al、Cr、Co的偏析系数接近1,元素Mo和Ti的偏析系数较大,Ti的偏析系数超过了1. 7;铸锭心部的偏析比表层略大。经过1 150℃均匀化8 h的热处理和锻造,基本消除了合金中的元素偏析;锻后在晶界上断续分布的第二相主要为富Mo和Cr的M_(23)C_6。     

2.25Cr-1Mo合金钢回火脆化过时效现象的研究

研究了2.25Cr-1Mo合金钢在回火温度下时效处理时,发生回火脆化和回火脆化的过时效反偏聚现象。应用非平衡偏聚的动力学理论,确定了成分(%)为0.15C、2.32Cr、0.95Mo、0.009P的2.25Cr-1Mo合金钢在650℃140 h回火时钢中磷的非平衡晶界偏聚规律。试验得出,2.25Cr-1Mo合金钢650℃磷非平衡偏聚的临界时间t_c为20 h,晶界磷的原子浓度,由初始状态的0.016%提高至最大值2.79%。根据试验数据进行的动力学计算,得出的计算曲线与试验结果吻合,验证了非平衡晶界偏聚空位-复合体模型的扩散机制。     

Estimation of the Temperature-Dependent Nitrogen Solubility in Stainless Fe-Cr-Mn-Ni-Si-C Steel Melts During Processing

The influence of chemical composition, temperature, and pressure on the nitrogen solubility of various high alloy stainless steel grades, namely Fe-14Cr-(0.17-7.77)Mn-6Ni-0.5Si-0.03C [wt pct], Fe-15Cr-3Mn-4Ni-0.5Si-0.1C [wt pct], and Fe-19Cr-3Mn-4Ni-0.5Si-0.15C [wt pct], was studied in the melt. The temperature-dependent N-solubility was determined using an empirical approach proposed by Wada and Pehlke. The thus calculated N-concentrations overestimate the actual N-solubility of all the studied Fe-Cr-Mn-Ni-Si-C steel melts at a given temperature and pressure. Consequently, the calculation model has to be modified by Si and C because both elements are not recognized in the original equation. The addition of the 1st and 2nd order interaction parameters for Si and C to the model by Wada and Pehlke allows a precise estimation of the temperature-dependent nitrogen solubility in the liquid steel bath, and fits very well with the measured nitrogen concentrations during processing of the steels. Moreover, the N-solubility enhancing effect of Cr- and Mn-additions has been demonstrated.     

Influence of strain-induced martensitic transformations on fatigue crack growth rates in stainless steels

The fatigue crack growth rates (FCGR) of two unstable austenitic stainless steels (Fe-16 Cr-13Ni) and (Fe-18Cr-6.5Ni-0.19C) were determined in theM_s-M_d temperature range where a strain induced μ → α′ martensitic transformation occurs near the crack tip. These FCGR were compared to the rates measured in the stable austenitic phase of a Fe-31.5Ni and a Fe-34 Ni alloy and in the martensitic phase obtained by quenching the Fe-31.5 Ni alloy below M_s. In the Fe-31.5 Ni, the FCGR are an order of magnitude higher in the martensitic than in the austenitic structures for ΔK ≤ 40 ksi in. The FCGR of the stainless steels decrease markedly when the test temperature approachesM _s in theM _s - M_d range. The FCGR for the alloy Fe-18Cr-6.5 Ni-0.19 C in a warm-worked condition are consistently higher than for the same alloy in the annealed condition for ΔK ≤ 40 ksi √in.. The results are discussed in terms of the influence of phase structures, stacking fault energy and work hardening exponent on the FCGR.     

Laves Phase in 22Cr-27Ni-2Ti-Al Austenitic Valve Steel

The Thermo-Calc software was employed to calculate the equilibrium phase of 22Cr-27Ni-2Ti-Al austenitic valve steel,and the Laves phase in this steel was investigated after solid solution and aging by means of scanning electron microscopy( SEM),transmission electron microscopy( TEM) and X-ray diffraction( XRD).Results show that the microstructure of the experimental steel consists of γ,γ',Laves and Nb C.Laves phases mainly precipitate on grain boundaries,with granular and fibrous morphologies.The size of the granular Laves phase is about 50-600 nm,and the fibrous Laves phase is composed of short strip Laves phases which are 300-600 nm in length and 50-150 nm in width.These two morphologies of Laves phase coarsen with increasing aging temperature,and this steel possesses the highest strength and hardness at aging temperature of 760 ℃.     

Mechanochemical synthesis of high-alloyed powder alloys of the Fe-Cr-Ni-Mn-N system

The results of investigations into the phase formation in producing high-alloyed powder alloys of the Fe-Cr-Ni-Mn-N system by mechanochemical synthesis in various gas atmospheres are presented. The influence of the prolongation of the mechanical activation on the propagation of alloying elements over the bulk of the powder particle in the alloy and the change of the phase composition is shown. The nanocrystalline structure of the mechanically alloyed alloys of the Fe-18Cr-8Ni-12Mn-N system is shown. The hot plastic deformation of the fabricated powder alloy in the shell is investigated and its influence on the fine structure is studied.     

Super304H奥氏体不锈钢晶间腐蚀的研究进展

Super304H奥氏体不锈钢(0.10C-18Cr-9Ni-3Cu-0.4Nb-0.08N)为超超临界机组过热器和再热器的首选材料之一,由于该钢含碳较高,服役温度(～650℃)为M₂₃C₆沿晶界析出的敏化温度,如何避免晶间腐蚀发生是Super304H钢主要研究课题。本文综述了国内外Super304H钢晶间腐蚀倾向的研究进展,包括晶间腐蚀机理,钢中合金元素特别是Nb/C,双固溶处理、稳定化处理,焊接工艺、600～700℃高温时效对该钢晶间腐蚀的影响和Super304H钢晶间腐蚀敏感性的表征方式。展望了Super304H钢的研究方向。