奥氏体不锈钢物相的精细结构表征

以热轧态316L不锈钢为研究对象,首先利用X射线衍射仪(XRD)对其主要物相进行标定,进而利用透射电镜(TEM)的选区电子衍射和高分辨像功能确认了χ相的存在。然后利用透射电子背散射衍射技术(t-EBSD)对所有物相的分布进行表征,与常规电子背散射衍射(EBSD)的结果进行比较,准确显示了χ相的分布特征。结果表明,组织中以奥氏体基体相和带状组织为主,带状组织中主要含有σ相,还有少量的铁素体相和奥氏体相,χ相不仅存在于带状组织中,还存在于奥氏体基体中,且χ相和σ相中都富含Fe、Cr、Mo元素。     

一种高硅Cr—Ni不锈钢热处理后的显微组织转变

研究了一种铸态σ相强化的高硅Ｃｒ－Ｎｉ不锈钢热处理后的显微组织转变。试验结果表明，在１１５０℃高温固溶状态下钢具有α＋γ双相组织；在固溶后冷却及８００℃附近时效过程中，α相和γ相不稳定，发生３种相变反应，即α→α＋σ、α→γ′＋σ及γ→γ＋σ。长期时效后，通过上述反应，最终形成以γ相为基体的γ＋σ双相组织。根据试验结果分析讨论了该钢的组织不稳定性、由α＋γ双相组织转变成γ＋σ组织的相变过程、σ相的形成及强化机制。     

铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固及析出热力学模拟

利用Thermo-Calc(TC)热力学计算软件以及专业的TCNI10镍基数据库，针对铸造镍基合金CW12MW与CW6MC平衡凝固与冷却过程的相变路径以及两种材质的主要合金元素，对各自平衡体系的垂直截面相图的影响分别展开计算分析。计算结果表明：铸造镍基合金CW12MW平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+M₆C→γ+M₆C→γ+M₆C+σ→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆→γ+M₆C+σ+M₂₃C₆+μ→γ+σ+M₂₃C₆+μ，其平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ相与μ相，最大相摩尔分数分别为0.27与0.003 7,Cr、Mo及W元素主要促进σ及μ相的形成与稳定；铸造镍基合金CW6MC平衡凝固及冷却过程的相变路径依次为：L→L+γ→L+γ+γ′-Ni₃(Al,Ti)→γ+γ′-Ni₃(Al...     

S31254超级奥氏体不锈钢凝固相转变的热力学分析

超级奥氏体不锈钢广泛应用于海洋、环保、化工等苛刻腐蚀环境。由于合金化程度较高，凝固过程凝固偏析严重，析出相多且复杂。本文结合热力学计算软件Thermo-Calc，分析S31254超级奥氏体不锈钢在凝固过程中组织的组成和析出相的演变规律，主要合金元素Mo、Cr、Ni、N在凝固过程发挥的功能及其对相组织演变的影响，Mo-Cr元素交互作用对凝固相组织演变影响规律。结果表明，该钢种液固相线温度分别是1 394.4℃和1 358.6℃，平衡凝固路径是L→γ，非平衡凝固路径是L→L₁+γ→L₂+γ+δ→γ+δ+σ。Mo偏析是导致σ相析出的主要原因，δ相和σ相析出时，液相中Mo含量分别为8.5%和11.3%。     

铸造双相不锈钢CD3MWCuN凝固与析出热力学模拟

利用FactSage 8.2热力学计算软件对铸造双相不锈钢CD3MWCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及非平衡凝固偏析和相变规律分别进行研究。计算表明：平衡凝固及冷却过程的相变路径为：L→L+δ→L+δ+γ→L+δ+γ+N₂→δ+γ+N₂→δ+γ→δ+γ+Cr₂N→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆→δ+γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu→γ+Cr₂N+M₂₃C₆+σ+Laves+ε-Cu+α→γ+Cr₂     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为,并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明:TB17钛合金在350℃等温时效时,发生β→ω相变,ω相呈椭圆状,尺寸在3～5 nm之间;在450℃和550℃等温时效过程中,主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大,最后形成细小的棒状α相,并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

铌含量对LF9合金性能的影响

 研究了不同Nb含量的LF9合金经固溶+二次时效处理后的力学性能。结果表明,随Nb含量增加,合金的室温和高温强度提高,塑性及韧性下降。经960 ℃固溶+二次时效后,合金中的主要强化相为η相,随着Nb含量增加,η相数量增多,形态由短片状变为长片层状。经1 020 ℃固溶+二次时效后,合金中的主要强化相为(γ′+γ″),随着Nb含量增加,η相形态从微量的颗粒状变为大量的短片状,对提高合金强度起到了重要作用。经(960~1 020 ℃)固溶+二次时效后,合金中(γ′+γ″)相的尺寸主要为10~100 nm。     

超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N中χ相时效析出的研究

 研究了00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢在600～1000℃不同温度时效以及920℃和830℃等温时效过程中的χ相析出规律,利用扫描电镜的背散射电子探测器观察了χ相的析出数量和分布,采用透射电镜和X射线能谱仪分析了χ相的结构和成分。结果表明,χ相的析出温度范围在750～920℃之间,其峰值温度约为830℃。相比σ相,χ相析出数量较少,主要分布在α/γ相界和α/α晶界。从等温时效过程看,00Cr25Ni7Mo4N钢中χ相的析出经历了孕育、快速析出、达到饱和以及逐渐转变为σ相的系列过程,表明χ相是一种亚稳相,随着时效时间的延长,χ相会转变为σ相。     

热处理工艺对22Cr双相不锈钢组织影响的研究

本文采用金相组织分析,研究了热处理工艺(固溶处理和固溶+时效处理)对22Cr双相不锈钢组织的影响.结果表明,固溶处理温度对22Cr双相不锈钢的两相比例及相的形态起关键作用,在950℃～1150℃固溶处理温度范围,两相含量变化与固溶温度呈线性关系;固溶处理温度为约1000℃时,组织中α相和γ相比例约为1:1,且可通过1000℃以上的固溶处理消除脆性析出相;时效温度和时间对22Cr双相不锈钢的析出相含量及形态有重大影响,850℃时效,随着时效时间的延长,析出相含量增加,但析出相含量存在上限;475℃时效的22Cr双相不锈钢用光学显微镜没有观察到明显析出相.     

热处理对一种Ni3Al基单晶合金组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜对Ni3Al基单晶合金IC21的铸态组织和不同热处理制度后的组织进行了观察,研究了固溶温度和时效温度对合金热处理组织的影响.研究结果表明,IC21单晶合金的铸态组织由γ’相、γ相以及枝晶间的白色块状析出相组成,枝晶干上γ’相尺寸比枝晶间的γ’相尺寸大.IC21单晶合金的初熔温度约为1345℃,热处理窗口约为65℃.枝晶间γ’相的溶解温度低于枝晶干γ’相的溶解温度.固溶温度越高,时效处理后γ’相的尺寸越均匀.一级时效处理温度对γ’相的尺寸、形态和数量有明显影响.随着一级时效温度的增加,γ’相的体积分数和尺寸增加,形状由类球状向立方状再向长条状转变.1320 ℃/10 h/aac+ 1060℃/2 h/ac +870℃/32 h/ac热处理后可使合金获得γ’相尺寸和分布均匀且立方度高的优良组织.     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

Redistribution of the substitutional elements during σ and χ phase formation in a duplex stainless steel

While the kinetics of intermetallic phase formation in duplex stainless steel have been extensively studied for a wide range of compositions, relatively little research has been done on the mechanisms by which the phases nucleate and grow. In this research the emphasis was on the diffusional growth of the sigma (σ) and chi (χ) phases. Intermetallic phase precipitation in a standard DSS type EN 1.4462 was studied in detail at two temperatures: at 850 °C where large amounts of σ phase are formed, and at 650 °C where χ is the main intermetallic phase. The redistribution of the substitutional alloying elements Cr, Mo, Ni, Mn and Si between the ferrite, the austenite and the intermetallic phases was followed by means of scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X‐ray spectroscopy (EDX). Mn and Si showed no distinct partitioning between the several phases. The diffusion paths of the other elements were found to be determined by two phenomena. On the one hand, the ferrite to austenite transformation causes Mo and Cr to enrich in the ferritic phase and Ni to enrich in the austenite. On the other hand, Mo (σ, χ) and Cr (σ) are removed from the ferrite by intermetallic phase precipitation. At 650 °C, strong Mo enrichments appear at the α‐γ phase boundaries indicating that grain boundary diffusion could be an important mechanism for Mo to diffuse to the growing χ phase.     

Microstructure evolution during isothermal annealing of a standard duplex stainless steel type 1.4462

Small alterations in chemical composition, even within the boundaries of the international standards, can drastically alter the formation kinetics of intermetallic phases in a stainless steel. Therefore, by means of isothermal annealing experiments, the time‐temperature‐precipitation (TTP) diagram was constructed for an industrially cold rolled and annealed standard duplex stainless steel of type 1.4462 (X2CrNiMoN22‐5‐3), having a distinct composition. Temperature was varied from 600 to 1050 °C, with annealing times from 10 to 3·10⁵ s Two intermetallic phases were observed with scanning electron microscopy (SEM): σ phase and χ phase. σ precipitation occurred in a slightly higher temperature range than χ precipitation. In addition, at high temperatures σ was the first phase to appear, while at lower temperatures χ was the first. This could be explained by the driving force for transformation, which is larger for σ at high temperatures and larger for χ at low temperatures. The microstructural changes during the heat treatment were studied in detail in order to provide a complete overview of all the phenomena that occur during annealing. At temperatures between 750 and 900 °C precipitation was fastest and all the α was replaced by γ and σ after prolonged times. The presence of neighbouring ferrite seems to be a necessary condition for the χ phase to be stable. The appearance of large volume fractions of σ above 700 °C was accompanied by a strong growth of the austenitic phase resulting in a more isotropic microstructure. Beneath 700 °C, the precipitated volume fractions of σ were relatively small and consequently the original banded structure remained clearly visible. At these lower temperatures the mobility of alloying elements is limited and a Widmannstätten like austenite was observed to grow into the ferrite in a needle‐like manner.     

固溶处理对00Cr27Ni7Mo5N不锈钢的组织及力学性能的影响

 研究了不同固溶处理温度对特超级双相不锈钢00Cr27Ni7Mo5N组织及力学性能的影响。采用光镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度、冲击和拉伸测试等手段研究σ相的析出规律及其对力学性能的影响。运用Thermo-Calc热力学软件计算00Cr27Ni7Mo5N相含量随温度的变化,并与测试结果进行对比分析。研究结果表明,当固溶温度在800～1050℃之间,00Cr27Ni7Mo5N有大量金属间化合物σ相析出,导致钢的强度和硬度增加,塑韧性显著下降。当固溶温度在1070～1200℃时,钢中σ相溶解,钢的塑韧性提高,硬度下降。1100℃固溶处理时,00Cr27Ni7Mo5N具有最佳的综合力学性能。     

固溶处理对2205双相不锈钢组织与疲劳裂纹扩展规律的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱分析和力学性能测试等方法,研究了固溶处理对2205双相不锈钢显微组织与疲劳裂纹扩展规律的影响。结果表明：与原始热轧态相比,在950~1150℃范围固溶处理的试样的疲劳裂纹门槛值显著提高,稳态裂纹扩展速率均有所减小。在950℃固溶处理时,组织中析出少量的σ相,试样的稳态裂纹扩展速率显著降低;随着固溶温度的升高,组织中α相含量逐渐增加,σ相溶解,试样的稳态裂纹扩展速率的变化呈现为先增大后减小的趋势;当固溶温度达到1150℃时,组织中α相含量最高且两相组织明显粗化,试样的稳态裂纹扩展速率达到最小,呈现出最高的抗疲劳裂纹扩展能力。固溶处理引起σ相的析出与溶解、α相含量的增加及组织粗化是引起2205双相不锈钢试样疲劳裂纹扩展性能非单调变化的原因。     

固溶温度对改型Inconel 718合金组织和性能的影响

用X-射线衍射法(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了960～1020℃固溶+720℃8 h炉冷至620℃8 h空冷(二次时效)处理的改型718合金的力学性能和组织。结果表明,随固溶温度的提高。合金室温和350℃强度降低,塑性和韧性显著提高。随固溶温度升高,合金中强化相η数量减少,1000℃时完全消失;强化相γ′+γ″随固溶温度升高而增加,达到1000℃时最多。固溶+二次时效后,大部分γ′尺寸为10～18 nm。     

一种高铬的铁镍基高温合金物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了高铬的铁镍基高温合金时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,通过实验确定了铁镍基高温合金中析出相的萃取方法、相分离方法、钢中析出相的类型和含量、γ′相的粒度分布。研究结果表明,铁镍基高温合金中析出相为γ′、NbC、TiC、Laves和σ,随着时效时间的增加,NbC和TiC相含量变化不大,Laves相和γ′含量略有增加,σ相含量增加比较明显,γ′相的粒度随时效时间明显增加,σ相含量的增加和γ′相颗粒的增大是造成合金高温屈服强度下降的主要原因。研究结果对高铬的铁镍基高温合金成分的控制、生产工艺的选择和热处理制度的合理制定具有指导意义。     

低碳钢固态相变过程的原位观察

利用共焦激光扫描显微镜（CSLM）原位观察了低碳钢升温及降温过程中的固态相变,直接观测出升温时低温铁素体（α）到奥氏体（γ）以及奥氏体（γ）到高温铁素体（δ）的相变温度,和降温时δ到γ以及γ到α的相变温度。结果表明,随着升温速率从75℃／min升至130℃／min,α—γ相变开始温度从961．6℃升至1014．0℃、γ→δ相变开始温度从1351℃升至1386．9℃;降温时随着降温速率的增大（70℃／min增至530℃／min）,γ—α相变开始温度从871．6℃降至858．4℃。在升温速率为130℃／min的情况下,随着升温最大值的提高（1300℃至1480℃）,γ—α相变温度降低,相变开始温度从895．2℃降至858．4℃。     

In Situ Observation of Surface Electrochemical Activities of Lean Duplex Stainless Steel LDX 2101

The surface electrochemical corrosion activity of the economic lean duplex stainless steel LDX2101 was investigated in situ in chloride solution with a combination of long working distance microscope (LWDM) and electrochemical techniques. In addition, the site and chemical composition of the electrochemical active points on the specimen surface were also determined with integrated scanning electron microscope/energy dispersive X‐ray spectroscope (SEM/EDS) system. The results demonstrated that: (i) The reaction of α → Cr₂N + γ₂ precedes that of α → σ + γ₂ when LDX2101 was aged at 700°C. (ii) The initiation sites of electrochemical active points could be determined by LWDM in combination with potentiostatic pulse technique (PPT). (iii) The sites of electrochemical active points were found to change from inclusions (MnS/Al₂O₃) to secondary austenite phase (γ₂), with the increase of aging time at 700°C.