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 采用化学定量相分析技术并借助于光学显微镜、XRD、SEM、TEM及常规的力学检测设备,研究了600 ℃下P92钢中Laves相对强度的影响规律,结果表明：Laves相在时效过程中析出,时效时间在100 h 内, Laves相快速形核, 1 000 h内,随着时效时间的延长,钢中Laves相含量逐渐增加并能有效提高P92钢室温和600 ℃高温强度;600 ℃下3 000 h内提高P92钢中狂钨、钼含量,增加Laves相的析出量,能够显著提高P92钢持久强度。     

Laves相析出对P92钢合金元素再分布的影响

对P92钢进行650℃,0~5000h时效实验,采用萃取复型和电化学萃取2种方法分离时效样品中的沉淀相,采用电感耦合等离子体发射光谱仪和EDS测定萃取物中合金元素的含量,揭示Laves相析出引起的合金元素再分布规律.利用Brinell硬度计测试P92钢时效过程中的硬度变化.根据合金元素再分布特性,建立基体溶质原子贫化损伤演化方程,采用基于物理本质的CDM模型评价其析出对P92钢蠕变寿命的影响.结果表明,时效前P92钢中约86%的W和Mo固溶于基体,剩余的14%分配在M23C6中.P92钢时效过程中由于Laves相析出发生合金元素的迁移,其析出主要夺取基体中的W和Mo原子,对时效前已析出的M23C6和MX相的成分影响很小.Laves相完全析出后,基体中W和Mo的分配量均降至50%左右.Laves相的析出还消耗基体的一部分Cr,使其分配量减少约3.6%.Laves相析出明显削弱溶质原子的固溶硬化作用,CDM计算表明,其析出使P92钢在650℃,100MPa下的蠕变寿命缩短24%左右.     

超超临界机组用P92钢高温服役8000h后显微组织与韧性

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪和冲击试验研究了运行了8000 h的1000 MW超超临界机组主蒸汽管道P92钢的显微组织和韧性。结果表明,主蒸汽管道P92钢在600℃服役8000 h后,显微组织呈现大量析出相分布于马氏体基体之上的形貌,析出相除了供货状态(正火+高温回火)存在的MX相以及M23C6相之外,还有时效后在原奥氏体晶界和马氏体板条界处产生的Laves相;运行8000 h后,P92钢的韧性明显地下降,这主要与Laves相的析出和粗化有关。     

P92钢高温蠕变损伤分析

对650℃,100 MPa条件下蠕变1546.5 h的P92钢试样进行了组织热损伤及应变损伤观察,分析了蠕变孔洞形成机理。结果表明,分布于板条间的M23C6相的粗化不明显,保持较高的数量密度,晶界上粗大的M23C6相大部分消失,导致其体积分数明显减少。在晶界上析出密集分布的的Laves相,平均等效直径为320 nm,体积分数约为2.6%。在晶界上形成了单个分布的蠕变孔洞,蠕变孔洞的形成与晶界上析出Laves相密切相关。由于Laves相分布于晶界,其沉淀强化作用不大,使基体合金元素贫化,促进蠕变孔洞的形成而降低P92的蠕变断裂强度。要进一步提高新型马氏体热强钢蠕变性能的关键是抑制Laves相在晶界的析出。     

马氏体耐热钢中Laves相的析出行为

为研究马氏体耐热钢中的Laves相析出行为及对蠕变强度影响,利用透射电镜对全马氏体组织和含少量高温δ铁素体的马氏体组织中的Laves相进行观察与分析,研究不同组织中Laves的析出行为以及蠕变温度与应力对Laves相形貌和尺寸的影响。结果表明:在全马氏体组织中,观察到Laves相有两种形核机制,一种是在晶界上单独形核并长大,另一种是在毗邻M23C6碳化物处形核并长大;在含高温δ铁素体的马氏体组织中,Laves相则会优先在高温δ铁素体内形核,且温度和应力促进了Laves相的形核和长大。     

P92钢在650℃长期时效过程中的组织演化

采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)研究了P92钢在650℃时效过程中的组织演化规律。结果表明,P92钢中M23C6型碳化物的晶格常数随时效时间的延长逐渐增大,时效7944 h后达到最大;Fe2W型Laves相沿原奥氏体晶界和板条界析出;P92钢在650℃时效10000 h后未检测到有Z相析出。     

P92钢时效的Laves相演化行为

对P92钢进行650℃,0~8000h时效实验,采用SEM-BSE和定量金相技术对Laves相的体积分数、平均直径和数量密度进行定量,研究了Laves相的析出和粗化动力学特性,评估了Laves相演化对蠕变强度的影响.结果表明,Laves相在时效0~2000 h内析出,优先在晶界析出长大,最终析出时的体积分数约为0.95%.Laves相粒子在时效3000 h后明显聚集粗化,粗化速率明显快于M23C6碳化物的原因是由于晶界扩散机制的作用.Laves相在1000~3000 h内具有最佳的析出强化效果,超过3000 h后由于显著粗化使沉淀强化作用明显下降.由于体积分数小和热稳定性差,Laves相的强化作用远小于M23C6型碳化物.     

高温服役50000 h后P92钢焊缝金属组织变化

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等方法研究了服役50 000 h后P92钢焊缝金属的组织变化。结果表明,服役前P92钢焊缝金属析出相主要为细小颗粒状的M23C6,服役50 000 h后马氏体板条依然清晰,组织中析出相数量显著增多,除M23C6相外沿晶界和板条界分布了大量的块状Laves相,其数量和尺寸均大于M23C6相。这将对P92钢焊缝金属的性能产生不利影响。     

P92焊条熔敷金属高温时效脆化试验研究

制备了P92焊条的全熔敷金属试样,在625℃最长时间104 h条件下进行高温时效性能试验,研究了P92焊条熔敷金属高温时效时间对冲击韧性和微观组织变化的影响。试验结果表明:P92焊条熔敷金属有明显的时效脆化倾向,时效前后组织中M23C6相和δ铁素体数量无明显变化,MX也非常稳定,104 h时效后在晶界析出了许多明亮的富W和Mo的Laves相,Laves相在晶界析出是熔敷金属高温时效脆化的主要原因。随着高温时效时间的延长,熔敷金属冲击功逐渐降低,在1 000～3 000 h之间冲击功的下降最为显著,之后随着时间延长,下降趋势变缓。     

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

对600℃和650℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明，在蠕变过程中，P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散，晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相，Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处，晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件，同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数，促进了Laves相的形成，也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势，且试验温度越高硬度下降越明显。     

SAVE12钢蠕变前后的微观组织分析

借助光学显微镜和透射电镜,研究了SAVE12钢的微观组织。结果表明,蠕变前后SAVE12钢组织主要为马氏体,也有少量δ-铁素体。蠕变前SAVE12钢中主要存在3种析出相,分别为富Nb的MX相,富Cr的M23C6相和富Fe的M5C2相。蠕变后部分MX相发生三点变化:Nb元素少量下降,其它金属元素少量增加;Nb元素较大下降,而Ta和W元素较大增加,变成富Ta的MX相;Nb元素较大下降,而Cr和V元素较大增加。蠕变后M23C6相化学成分基本没有变化,但析出量增加,且颗粒尺寸长大的不明显。蠕变后在δ-铁素体中有Laves相析出。     

长期服役T91钢的微观组织定量分析及演化规律

针对超临界锅炉广泛使用的T91钢,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等材料学分析手段,对长期服役条件下T91钢的微观组织进行定量化分析,研究服役前后微观组织演化规律。结果表明:长期服役后,T91钢析出第二相的总量增加。M23C6和MX相占析出相总量的百分比降低,Laves相占析出相总量的百分比增加。M23C6和Laves相的尺寸增加。Laves相尺寸在运行50 000 h后呈加速增长趋势。     

12Cr3W低活性铁素体/马氏体钢中析出的行为

在Thermo-Calc热力学软件的辅助设计下,制备了一种针对超临界水堆工况的12Cr低活性铁素体/马氏体钢.通过显微组织观察与分析,同时结合热力学及动力学计算,研究了含12％ (vol％)δ铁素体的12Cr3W钢析出行为.结果表明:1050℃淬火780℃回火后,12Cr3W钢中析出相主要为M23C6和Cr2N.M23C6主要在回火马氏体内析出,而针状Cr2N则主要在δ铁素体内析出,Cr2N相对于M23C6容易发生粗化长大,计算结果与实验值吻合.12Cr钢淬火回火后的析出相组成受δ铁素体影响.借助于Thermo-Calc软件计算得到的热力学平衡相图选择合适的淬火温度,可以有效控制淬火后δ铁素体相含量,从而优化显微组织中析出相.     

低氮低钒D36船板钢中析出相的特征及沉淀强化作用

通过透射电镜观察了低氮低钒D36船板钢的析出相特征,并讨论了其沉淀强化作用。结果表明:实验用钢的组织均为铁素体-珠光体组织,珠光体中未见析出相,仅在铁素体中观察到析出相。VCx析出相为矩形片状形貌,在铁素体基体上均匀弥散沉淀,析出相以{100}α-Fe为惯习面,与基体存在Baker-Nutting取向关系;少量球状V6C5析出相(单斜结构)与铁素体基体存在一定取向关系,可能是共格VCx相通过碳原子重新分布转变而成。低氮低钒钢中加入0.05%V,沉淀强化值约为63 MPa,加入微量铌后在铁素体内形成一定密度的位错能有效发挥钒的沉淀强化作用。     

固溶处理对Inconel 625合金电弧增材组织的影响

采用GTAW电弧增材制造工艺进行了Inconel 625合金薄壁试样的制备,并研究了焊后固溶处理对Inconel625合金GTAW电弧增材制造组织和力学性能的影响.结果表明,增材试样的微观组织以柱状树枝晶为主,且晶粒生长方向呈现与焊接方向近似垂直的定向生长,同时发现,增材试样组织中主要存在Laves(Ni,Fe,Cr)_2(Nb,Ti,Mo)相和MC型碳化物两种析出相.经过680℃固溶处理,Laves相中Nb,Mo元素开始向基体中扩散,从而在Laves相附近析出针状δ相,随着固溶处理温度增加,Laves相溶解量增加,Laves相附近针状δ析出量明显增加,当固溶处理温度增加至1 080℃时,大量Laves相溶解,仅剩少量细小颗粒呈弥散状分布,大量Nb,Mo元素向基体中扩散,使得δ相消失.     

Al对铁素体耐热钢析出相影响的模拟计算

在T92耐热钢成分基础上对其进行优化,利用Thermo-Calc热力学软件计算了试验钢的平衡析出相,重点研究了Al元素对耐热钢析出物的影响规律。结果表明,当Al含量小于4%时,Al对Laves相、M_(23)C_6相的析出量影响较小,但会提高Laves相和M_(23)C_6相的开始析出温度;Al对Z相的影响较大,当Al含量小于4%时,Z相析出量与开始析出温度都有所下降,而Al含量为4%时几乎不析出Z相;Al对σ相的影响也较为明显,Al对σ相的析出量及开始析出温度影响比较复杂,但当Al含量为4%时几乎无σ相析出。     

时效处理对P92钢组织及硬度的影响

对经淬火+回火后的P92钢进行650 ℃不同时间时效处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对淬火和不同时间时效处理试样进行组织及析出相观察及分析;采用洛氏硬度计对其进行硬度测试。结果表明,P92钢淬火组织为板条马氏体+残留奥氏体+M₂₃C₆+MC。经不同时间时效处理后的基体组织均为回火托氏体,同时存在有M₃C、MC、M₂₃C₆等碳化物。时效150 h时Laves相开始析出,且随着时效时间延长,析出物尺寸增大,P92钢的硬度不断降低。时效初始硬度约为24 HRC,时效250 h后硬度约为20 HRC。     

基于Thermo-Calc的马氏体耐热不锈钢析出相分析

基于Thermo-Calc热力学计算软件,研究了600℃、650℃时马氏体耐热不锈钢中Cr、W、Mo合金元素含量变化对析出相的影响。计算结果表明:钢中析出相主要为M_(23)C_6、金属间化合物Laves相和σ相。温度和合金元素Cr、W、Mo含量变化对M_(23)C_6碳化物析出影响较小,对Laves相和σ相的析出影响较大,W、Mo含量在一定范围内变化时会析出CHI相。随Cr含量增加,Laves相析出量先保持不变,但当σ相开始析出后线性减少。温度和W含量变化对σ相析出量影响较大。随Mo含量增加,Laves相析出量线性增加;600℃时当σ相开始析出后,Laves相析出量缓慢增加;650℃时无σ相析出,但当CHI相大量析出后,Laves相析出量急剧减少。     

长时服役后T92钢管的微观组织及力学性能变化

通过扫描电镜、透射电镜等技术定量研究了T92耐热钢服役80 000 h后的微观组织结构和力学性能,并与未服役的同批次材料进行了对比。结果表明,在服役80 000 h后,T92钢管材的马氏体板条上析出了大量的M₂₃C₆相和Laves相,在板条内部析出MX相,马氏体板条宽度明显增加,但仍然保持着典型的马氏体板条形貌。T92钢室温和610 ℃高温抗拉强度、屈服强度均较未服役样品的低,但室温条件下性能相差较小,而高温条件下的下降幅度较大,且屈服强度接近标准要求的下限。析出相强化和板条强化是T92耐热钢在长时服役后仍具有较高性能的原因。     

热处理对激光增材制造IN718合金组织及析出相演变的影响

研究了经过固溶+双时效(SA)、均匀化+双时效(HA)、均匀化+固溶+双时效(HSA)3种热处理后IN718合金的微观组织、析出相的演变。结果表明,沉积态试样中的显微组织为柱状晶结构,并贯穿多个沉积层;经过SA热处理后开始发生再结晶;经HA和HSA热处理后再结晶程度显著提高。热处理能够促进沉积态中的柱状晶逐渐向等轴晶转变。沉积态试样中存在γ基体、Laves相和一些碳化物;经过SA热处理后溶解了大部分的Laves偏析相,并在晶界、晶内、枝晶间析出大量的针状δ相,还有部分碳化物残留;经过HA热处理后,Laves偏析相、δ相全部溶解,只有少量的碳化物残留;经过HSA热处理后Laves偏析相全部溶解,在晶界处析出部分δ相,还有少量的碳化物残留。沉积态试样中没有γ′、γ″相析出,3种热处理状态均有大量的γ′、γ″相析出。