关键词： CLAM钢   碳化物   M_(23)C_(6)   晶界   分子动力学   塑性变形  

摘要： 低活化马氏体-铁素体钢是目前核聚变反应堆的首选结构材料之一,钢中纳米级碳化物析出相对其韧塑性能起关键作用。本文以CLAM钢为研究对象,利用SEM、TEM对其显微组织、碳化物析出相M23C6(M=Fe,Cr)相及断裂微区进行表征与分析。结果表明,M_(23)C_(6)主要分布在马氏体板条边界,在拉伸过程中会造成位错缠结堆积,促发微裂纹的萌生和扩展。为了从原子尺度上探究碳化物对晶界变形行为的影响,采用分子动力学方法模拟了拉伸变形过程中晶界(∑5(031))上碳化物和位错的交互作用。模拟结果显示,晶界的塑性变形以位错滑移和非晶化塑性变形为主。随着碳化物尺寸增大和数量增多,非晶化塑性变形程度增强,位错运动受阻,造成局部结构应力集中并产生微裂纹。

关键词： 低碳马氏体不锈钢   30Cr13   刀具锋利度   碳化物   热处理   耐磨性  

摘要： 为研究碳化物的分布、种类与刀具锋利度之间的关系,分别对30Cr13材料刀具的淬火态和回火态进行了锋利度测试和显微组织表征。结果分析表明,经过300℃、30 min回火处理后的刀具,其初始锋利度下降了34.6%,累计切割厚度下降了26.4%。但回火态的刀具单次切割下损失的锋利度值更小,有更好的耐用性。其原因是回火后M23C6型碳化物大量析出,通过弥散强化增强了耐磨性,而淬火马氏体中的碳减少,硬度下降,刀具锋利度降低。

关键词： 珠光体形态   SK85钢   球化退火   碳化物  

摘要： 利用同步差热分析仪对SK85钢冷轧板进行球化退火工艺模拟。采用光学显微镜、扫描电镜、硬度计等研究变形珠光体和粒状珠光体形态对球化组织与性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,两种形态珠光体试样的球化硬度先降低后升高,在740~750℃时为最小值。当退火温度低于740℃时,球化组织为粒状珠光体,变形珠光体的球化速度大于粒状珠光体,退火硬度大于粒状珠光体试样。当退火温度高于750℃时,球化组织均为片层珠光体和粒状珠光体,两者硬度变化趋于一致。粒状珠光体球化后获得的碳化物颗粒尺寸大于变形珠光体,是粒状珠光体球化硬度小于变形珠光体的原因。通过软化退火工艺设计调节碳化物弥散度可以进一步降低SK85钢冷轧板的硬度,满足冷冲压行业要求。

关键词： K4750合金   浇铸制度   力学性能   碳化物   晶界  

摘要： K4750合金是一种新型铸造镍基高温合金,在700~750℃具有较为优异的力学性能,有望代替K4169合金使用。但是K4750合金的室温拉伸塑性波动性较大,合金室温拉伸性能、凝固组织和浇铸制度之间的关系尚不明确。本工作采用不同的浇铸温度和型壳冷却条件制备了多组K4750合金试棒,采用单轴拉伸测试了合金的室温拉伸性能,评价了合金室温拉伸性能对浇铸温度和型壳冷却速率变化的敏感性,并通过组织表征进行了机理阐述。结果表明,浇铸温度降低,合金晶粒尺寸显著减小,合金屈服强度小幅提高,塑性保持稳定;而当型壳冷却速率降低后,合金室温拉伸断后延伸率显著下降。这主要是由于型壳冷却条件显著影响了MC碳化物的析出特征。当冷却速率较低时,晶界析出粗大的长条状MC碳化物,其在应力作用下易于产生内部裂纹,加速合金晶界失效降低合金塑性。为优化K4750合金的室温拉伸性能,应重点关注型壳或铸件在浇铸后的冷却速率与晶界MC碳化物析出形态,抑制粗大晶界碳化物产生,提高晶界塑韧性。

关键词： 中压主汽门   20Cr1Mo1VTiB钢   紧固螺栓   断裂分析   夹杂物   碳化物  

摘要： 在对某汽轮机组中压主汽门进行解体检修时,发现两根20Cr1Mo1VTiB钢高温紧固螺栓发生断裂失效现象。采用化学成分分析、宏观及微观形貌观察、冲击断口分析及力学性能测试等方法剖析了螺栓发生提前断裂失效的原因,并阐明了其断裂失效机理。结果表明,两根20Cr1Mo1VTiB钢高温紧固螺栓的脆性断裂现象均发生于螺母端第一扣螺纹牙底处,且与长期高温的运行工况有关。20Cr1Mo1VTiB钢高温紧固螺栓在长时高温和交变循环应力共同作用下,基体中的碳化物颗粒逐渐发生Ostwald熟化,导致其韧性降低,且于应力集中程度较高的螺母端第一扣螺纹牙底处形成蠕变孔洞,致使其发生提前断裂失效。此外,1号螺栓基体中存在的平均尺寸为5μm且呈线性分布的Ti(N,C)夹杂物,进一步降低了冲击性能,从而导致其先于2号螺栓发生断裂。由于中压主汽门整体的受力状况在1号螺栓发生脆性断裂后发生改变,进而导致冲击性能余量较小的2号螺栓随之发生脆性断裂失效。

关键词： HC180B钢   原子空间分布   偏析   晶界   碳化物  

摘要： 探究了烘烤硬化钢(HC180B)烘烤硬化过程析出行为对力学性能的影响。利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)研究了位错、析出物以及C、N等原子在晶界处的偏析行为。结果表明,2%预拉伸形变及其烘烤后的屈服强度相比冷轧退火板分别提高了2 MPa及73 MPa。3DAP及TEM表明,退火冷轧板中仅有C原子在晶界处轻微偏聚,N、Ti和Nb均匀分布在晶粒中;而2%预拉伸形变后,C、Ti和Nb在晶界处有不同程度的偏聚现象,根据二者吉布斯自由能和晶界处原子浓度差异得出,TiC多呈矩形状在晶界处优先大量析出,NbC微量析出;2%预拉伸形变烘烤后,C、Ti和Nb在晶界处偏聚更明显,NbC呈椭球形在晶界处大量析出,TiC微量析出,不同状态下的N原子分布都较为均匀,而Ti、Nb碳化物则以复合析出的形式出现。

关键词： 热作模具钢   镍元素   热疲劳裂纹   显微硬度   碳化物  

摘要： 采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法对SDDVA钢以及新型热作模具钢SDYZ1钢进行热疲劳试验,对比分析了材料热疲劳后表面形貌、截面裂纹、微观组织以及硬度变化,探讨了镍元素对材料冷热疲劳性能的影响。结果表明,与SDDVA钢相比,SDYZ1钢裂纹数量明显较少,深度较浅,高温表面软化程度更小,这主要是由于Ni元素聚集在晶界以及碳化物附近,对碳化物长大有钉扎作用,并且SDYZ1钢具有更高的高温强度,从而可以抵抗裂纹扩展。SDYZ1钢在热疲劳过程中析出尺寸较小的碳化物,碳化物聚集在晶界处可以有效阻碍晶粒长大,从而提高材料的抗疲劳性能。通过透射观察分析,SDYZ1钢热疲劳后粗化碳化物颗粒主要形态为不规则球状、细长杆状,主要存在类型为M_(23)C_(6)以及M_(6)C,且SDYZ1钢碳化物尺寸整体比SDDVA钢的细小。

关键词： 不锈工具钢M390   奥氏体化   碳化物  

摘要： 利用SEM-EDS、TEM和Image-Pro Plus等分析手段研究了M390钢在不同奥氏体化过程中的碳化物演变规律。结果表明,在1075~1150℃加热,保温15~120 min奥氏体化条件下,M390钢中碳化物体积分数和平均尺寸随淬火温度升高整体呈现下降趋势。同一淬火温度下,随保温时间延长,碳化物数量整体减少,碳化物平均尺寸先减小后增大,小尺寸碳化物数量先增加后减少,硬度先上升后下降。高温油淬后M390钢中未溶碳化物类型主要是M_(7)C_(3)和M_(8)C_(7)。在奥氏体化过程中,M390钢中碳化物变化主要是M_(7)C_(3)的溶解、长大及再溶解。

关键词： Ti微合金化   高温强度   碳化物   析出行为   热稳定性  

摘要： 利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Thermo-Calc热力学计算、物理化学相分析和高温(700℃)拉伸试验,研究了Ti微合金化对25Cr3Mo3NiNbZr钢碳化物析出行为、微观组织和高温强度的影响。结果表明,由于添加了微合金化元素Ti,试验钢的原奥氏体晶粒由50μm细化至20μm,高温(700℃)抗拉强度提升176 MPa,高温屈服强度提升54 MPa。钢中MC型碳化物析出量明显增多,数密度由4.36×10^(15)m^(-3)提升至5.34×10^(19)m^(-3),且5~10 nm的MC型碳化物占比由81.8%提升至90.1%,同时增加了1~5 nm的MC析出相。此外,Ti元素的添加提高了MC型碳化物的热稳定性,粗化速率由0.301978 nm·s^(-1)/3降低到0.169049 nm·s^(-1)/3。添加Ti元素后,试验钢中的MC型碳化物更细小,分布更密集,热稳定性更好,是试验钢高温强度提高的主要原因。

关键词： 高熵合金   微观组织   碳化物   力学性能   耐磨性  

摘要： 采用真空电弧熔炼技术制备了AlCrCuFeMnC_(x)(x=0,2.2,3.3,4.4,6.6,8.9)高熵合金,利用XRD、SEM、TEM和电子万能试验机分析和测试了合金的微观组织和力学性能。结果表明:当C含量x<0.075时,合金具有典型的树枝晶组织,其中树枝晶为BCC结构,晶间组织为FCC结构;当C含量x≥0.075时,合金中形成了M7C3相,主要分布在枝晶组织中。随着C含量的增加,合金中BCC相晶格常数先增加后减小,当x=0.075时,达到最大值2.9062 nm。随着C含量的增加,合金的硬度和强度增高,塑性有所降低。其中,AlCrCuFeMnC_(0.125)高熵合金具有最优异的综合力学性能,其硬度为470HV,磨损率为1.01×10^(-5 )mm^(3)/(N∙mm),屈服强度、抗压强度和断裂应变分别为1180 MPa、1480 MPa和15.4%。