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时效温度对铸造超级双相不锈钢析出相的影响

金属学报 2009年第12期45卷 1456-1460页

作者：向红亮何福善刘东福州大学机械工程及自动化学院福州350108

对固溶处理后的铸造超级双相不锈钢材料进行时效处理,利用OM,SEM,XRD和TEM分析了时效温度对析出相的影响.结果表明,固溶后经时效处理,金属间相在铁素体内和铁素体/奥氏体晶界析出;650℃时效时,析出的金属间相主要是χ相;750℃时效时析... 详细信息

对固溶处理后的铸造超级双相不锈钢材料进行时效处理,利用OM,SEM,XRD和TEM分析了时效温度对析出相的影响.结果表明,固溶后经时效处理,金属间相在铁素体内和铁素体/奥氏体晶界析出;650℃时效时,析出的金属间相主要是χ相;750℃时效时析出σ相和χ相,此时σ相由χ相演变而来;850℃时效下则直接析出σ相;950℃时效后,少量的σ相仅在铁素体/奥氏体晶界产生.

关键词：铸造超级双相不锈钢时效温度 σ相 χ相

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奥氏体不锈钢物相的精细结构表征

冶金分析 2019年第3期39卷 7-12页

作者：金传伟张珂吴园园许峰江苏省(沙钢)钢铁研究院常熟理工学院

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... 详细信息

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。

关键词：透射电镜(TEM) 透射电子背散射衍射技术(t-EBSD) 高分辨像 χ相

316L不锈钢金属间相固溶过程中的微结构表征

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冶金分析 2019年第8期39卷 8-13页

作者：张珂金传伟吴园园江苏省(沙钢)钢铁研究院

利用扫描电镜、X射线衍射仪和电子背散射衍射仪等设备研究了热轧态316L不锈钢金属间相(σ相和χ相)在固溶过程中的微结构演变规律,同时,利用高温激光共聚焦显微镜对金属间相回溶的全过程进行了原位在线观察,确定了最佳固溶温度。结果表... 详细信息

利用扫描电镜、X射线衍射仪和电子背散射衍射仪等设备研究了热轧态316L不锈钢金属间相(σ相和χ相)在固溶过程中的微结构演变规律,同时,利用高温激光共聚焦显微镜对金属间相回溶的全过程进行了原位在线观察,确定了最佳固溶温度。结果表明,固溶过程中发生了γ+σ+χ→γ+σ+χ+α/FeCr→γ+α/FeCr的相变过程。金属间相的回溶从1 033.1℃开始到1 149.5℃结束,回溶时间为21s,消除金属间相的最佳固溶温度约为1 150℃。固溶处理前,基体中分布的带状组织形态不规则,χ相和σ相的面积比分别为0.46%和0.94%;固溶处理后,带状组织形态一致,主要分布铁素体和FeCr相,而χ相和σ相不可见。

关键词：金属间相 σ相 χ相固溶处理结构演变

25Cr-5Ni-Mo-N双相不锈钢析出相的研究

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25Cr-5Ni-Mo-N双相不锈钢析出相的研究

作者：谢月哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文利用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜和金相显微镜等分析方法并结合双循环动电位再活化法(DL-EPR)、极化曲线等研究了时效温度和时效时间对25Cr-5Ni-Mo-N双相不锈钢析出相和腐蚀性能的影响。热处理工艺为：试样在1100℃固溶... 详细信息

本文利用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜和金相显微镜等分析方法并结合双循环动电位再活化法(DL-EPR)、极化曲线等研究了时效温度和时效时间对25Cr-5Ni-Mo-N双相不锈钢析出相和腐蚀性能的影响。热处理工艺为：试样在1100℃固溶一小时,且分别在550℃、650℃、750℃、850℃、950℃和1050℃时效三小时,研究时效温度对其组织和晶间腐蚀敏感性的影响;试样在1100℃固溶一小时,随后在750℃分别时效3、6、12、24、48、72、96小时,研究时效时间对其组织和腐蚀性能的影响。分析结果表明：未时效试样、550℃、950℃和1050℃时效试样无σ相析出,750℃时效后组织中析出的σ相最多,其次是在650℃、850℃时效的试样。χ相只在750℃时效后沉淀析出。在650-950℃范围内时效后组织中均有M23C6碳化物析出。σ相优先在α/γ相界和位错堆积处形核,在铁素体分解的初始阶段,首先沿α/γ相界通过共析反应α→M23C6+γ2析出M23C6型碳化物,M23C6碳化物随着奥氏体不断地向铁素体内生长,直到整个沉淀过程(α→M23C6+γ2)结束。接着σ相选择性地在α/γ相界或者沉淀完成的M23C6碳化物前端按二次共析分解α→σ+γ2的方式形核、长大。本研究中两相比例并不是试样产生晶间腐蚀的主要影响因素,σ相的析出量对晶间腐蚀敏感性起决定性作用。未时效试样、550℃和950℃时效后因没有σ相、χ相等有害析出,几乎没有晶间腐蚀敏感性,且1050℃时效后再活化率为0。由于σ相的析出量：750℃>650℃>850℃,所以对应的晶间腐蚀敏感性750℃>650℃>850℃。试样热处理应避免650-850℃这一温度区间,可以选择在1050℃进行二次固溶处理,可提高腐蚀抗力。25Cr5NiMoN双相不锈钢在750℃时效3-96小时后组织中均有σ相、χ相和M23C6沉淀析出,σ相随着时效时间的延长不断地聚集长大,析出数量不断增加,且奥氏体相逐渐增多,而铁素体相含量逐渐减少。铁素体和奥氏体相含量与时效时间呈线性关系。σ相的析出速率在3-24小时时效时间段随着时间的延长而逐渐增大,对应的12-24小时时效这时间段σ相的析出速率最大;σ相的析出速率在24-96小时时效随着时间的延长而逐渐减小。随着时效时间的延长,双相不锈钢的耐腐蚀性能有越来越差的趋势。时效3-12小时的试样经过电化学测试后表现为局部的晶间腐蚀,而时效24小时后,材料的腐蚀抗力急剧下降,表现为击破电位的陡降,发生了点蚀,这和组织中σ相的增长率有关,从时效12小时到24小时,σ相的析出量剧增。试样从时效48-96小时,耐腐蚀性能有下降趋势,但是总体相差很小,这与组织中σ相的析出量变化不大以及σ相的分布形态有关。

关键词：双相不锈钢时效 σ相 χ相晶间腐蚀

析出相对2205双相不锈钢点蚀与选择性腐蚀的影响

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析出相对2205双相不锈钢点蚀与选择性腐蚀的影响

作者：孙祺太原理工大学

学位级别：硕士

金属材料的腐蚀问题一直都是世界经济发展以及人类社会进步面临的巨大挑战。双相不锈钢的固溶组织中含有铁素体与奥氏体两相,兼具铁素体与奥氏体各自特性,耐腐蚀性能较为优秀,在生产生活的各个领域发挥着重要作用。其中2205双相不锈钢... 详细信息

金属材料的腐蚀问题一直都是世界经济发展以及人类社会进步面临的巨大挑战。双相不锈钢的固溶组织中含有铁素体与奥氏体两相,兼具铁素体与奥氏体各自特性,耐腐蚀性能较为优秀,在生产生活的各个领域发挥着重要作用。其中2205双相不锈钢以其优良的耐腐蚀性能及综合力学性能,成为目前应用最广泛的一类双相不锈钢。双相不锈钢优良的耐腐蚀性能主要取决于其固溶态的铁素体与奥氏体组织以及相近的两相比,有害析出相会显著降低双相不锈钢的耐腐蚀性能。由于所含合金元素较丰富,2205双相不锈钢在300～1000℃范围内停留时会产生σ相、χ相等有害析出相,析出相对材料耐蚀性影响较大,应尽量避免其析出。然而在材料实际生产、加工及使用等过程中,焊接操作以及某些热加工等过程会使材料在析出相敏感温度范围内停留,导致析出相不同程度地析出,因此有必要探究不同含量、种类的析出相对材料耐腐蚀性的影响;同时,生产中常通过冷轧变形来提高材料的力学性能,而冷轧变形又会引发2205双相不锈钢的组织结构和析出相析出行为的变化,进而影响材料耐腐蚀性,故亦有必要探究经冷轧变形的材料组织演变和耐腐蚀性能的关系。本论文以前人的工作为基础,并结合现有研究中亟待解决的科学问题,如短时间时效初生的χ相对材料腐蚀萌生位置及整体耐蚀性的影响、长时间时效形成的σ相与材料选择性腐蚀和腐蚀形貌的关系、冷轧变形对材料析出相含量、耐腐蚀性以及腐蚀形貌的影响等问题,以2205双相不锈钢材料为研究对象,使用光学显微镜、扫描电子显微镜等设备对材料的组织结构及成分进行分析观察,利用极化曲线测试、电化学阻抗测试等电化学方法对材料的耐腐蚀性进行检测以推断耐腐蚀性能,对材料同一位置腐蚀前后的微观组织进行对比观察,以分析材料中各相发生选择性腐蚀的机制,对经时效处理的冷轧变形材料进行相应的耐腐蚀性能测试,为实际生产应用中焊接温度控制、热加工工艺优化、组织成分预测、耐腐蚀性能评估等提供重要科学依据。2205双相不锈钢经1050℃固溶处理后仅存在铁素体相和奥氏体相,且两相比例相近。而经850℃时效5min后,铁素体晶界处会首先析出χ相,随时效时间逐渐延长,基体晶界与相界处析出σ相。χ相为亚稳态相,随着时效时间延长逐渐分解转变为σ相;σ相既可由铁素体共析转变而来,也可由χ相分解转变而来。χ相与σ相均为富cr、mo相,其存在可破坏材料原有两相平衡,造成合金元素分布不均。短时间时效析出的χ相使材料整体耐蚀性稍有下降,并对极化曲线稳定性造成一定的影响。由于χ相界面处元素分布不均,同时χ相在电化学反应中充当阳极,故点蚀优先萌生在χ相周围且χ相优先受到腐蚀。χ相晶粒大小会影响点蚀萌生的位置,当χ相的晶粒细小且分布密度较大时,χ相与周围相的界面成为点蚀易于萌生的位置。含σ相的2205双相不锈钢存在明显的选择性腐蚀特征,在电化学腐蚀过程中,σ相最先溶解,其次是周围的贫cr区,之后为铁素体相,最后为初次奥氏体相以及二次奥氏体相。σ相不仅降低了材料的耐点蚀性和钝化膜稳定性,同时也改变了材料电化学腐蚀后的形貌,随着σ相析出量逐渐增多,腐蚀形貌从半球形变为口小腔大、内部破坏严重的形貌,后逐渐转变为宽浅状的腐蚀形貌。冷轧变形使2205双相不锈钢晶粒变得狭长细碎,时效处理后χ相与σ相的析出速度加快、总体析出量增多,同时部分奥氏体转变为应变诱发马氏体。冷轧材料经过时效处理后,其耐蚀性明显低于经同等时效处理的热轧材料,材料表面钝化膜的稳定性也有所下降。冷轧材料各相的选择性腐蚀顺序不同于热轧试样,组织中的相界、缺陷以及应变诱发马氏体等位置更易受到腐蚀,腐蚀形貌也较相同条件的热轧材料有明显不同。

关键词：双相不锈钢热轧 χ相 σ相耐蚀性冷轧变形

UNS S32750不锈钢中有害析出相的检测方法

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理化检验（物理分册） 2020年第3期56卷 19-21页

作者：刘艳文施小立陈贤淼胡君源郭青李晓玲先健科技(深圳)有限公司深圳518057 沛嘉医疗科技(苏州)有限公司苏州215000

GB 4234.1-2017规定不锈钢显微组织中不应存在δ铁素体相、χ相和σ相,但未给出相关检测方法。采用扫描电镜背散射像技术与X射线能谱仪相结合分析的方法,分辨出UNS S32750不锈钢中的有害析出相。结果表明:该方法能满足GB 4234.1-2017的... 详细信息

GB 4234.1-2017规定不锈钢显微组织中不应存在δ铁素体相、χ相和σ相,但未给出相关检测方法。采用扫描电镜背散射像技术与X射线能谱仪相结合分析的方法,分辨出UNS S32750不锈钢中的有害析出相。结果表明:该方法能满足GB 4234.1-2017的技术要求,可作为管控外科植入用不锈钢质量的重要手段。

关键词：不锈钢 δ铁素体相 χ相 σ相 γ相背散射像技术

Fe51Mn30Cr19低活化双相多主元合金中χ相与M23C6碳化物在475℃回火过程中的析出行为

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金属热处理 2020年第6期45卷 98-103页

作者：曹伟涛郑明杰丁文艺王超信敬平中国科学院核能安全技术研究所中子输运理论与辐射安全重点是实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230027 河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454000

通过XRD、SEM、EBSD和TEM等手段研究了低活化双相多主元合金Fe51Mn30Cr19在475℃回火过程中χ相与M23C6的析出行为。结果表明,试验材料在回火过程中χ相与M23C6碳化物析出行为既有相似性又存在差异性。两种析出相的相似性是χ相与其基... 详细信息

通过XRD、SEM、EBSD和TEM等手段研究了低活化双相多主元合金Fe51Mn30Cr19在475℃回火过程中χ相与M23C6的析出行为。结果表明,试验材料在回火过程中χ相与M23C6碳化物析出行为既有相似性又存在差异性。两种析出相的相似性是χ相与其基体铁素体相和M23C6与其基体奥氏体相都满足立方-立方位向关系,且析出相与基体晶格常数比值都十分接近3∶1。两种析出相在回火过程中差异性在于χ相首先以点状析出相形式于铁素体内部产生,析出过程不存在元素偏聚,而M23C6的析出总起始于铁素体/奥氏体界面,然后逐渐向铁素体区域扩展,析出过程存在明显的铬元素偏聚。根据两种析出相晶格结构并与其母相对比,分析了两种析出相的形成机理。通过对低活化双相多主元合金析出特征的分析,能够为析出相的控制与材料性能设计提供重要的参考依据。

关键词：多主元合金低活化 χ相 M23C6碳化物位向关系

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大变形轧制奥氏体不锈钢的组织及性能

大变形轧制奥氏体不锈钢的组织及性能

作者：葛谣上海应用技术大学

学位级别：硕士

奥氏体不锈钢因具有优异的耐腐蚀性和易加工等优点,在海洋工程、石油化工及食品工业等领域得到了广泛的应用。为了进一步获得性能优异的奥氏体不锈钢,本论文将固溶处理后的样品进行剧烈塑性变形,制备出了具有超细晶结构的奥氏体不锈钢,... 详细信息

奥氏体不锈钢因具有优异的耐腐蚀性和易加工等优点,在海洋工程、石油化工及食品工业等领域得到了广泛的应用。为了进一步获得性能优异的奥氏体不锈钢,本论文将固溶处理后的样品进行剧烈塑性变形,制备出了具有超细晶结构的奥氏体不锈钢,研究了冷轧变形量及退火工艺对奥氏体不锈钢显微组织及力学性能的影响,阐明了退火过程中的纳米析出行为及强化机制,讨论了第二相对材料热稳定性的影响,主要结论如下:(1)奥氏体不锈钢在冷轧变形中,随冷轧变形量的增加(40%、60%、80%、94%),晶粒细化明显,平均晶粒尺寸由24μm降低至99.6 nm,材料的显微硬度及强度显著提高。当变形量上升到94%时制备出超细晶粒奥氏体不锈钢,基体由细晶粒、高残余应力和高密度位错组成,位错密度为5.07×10m。同时,经过剧烈塑性变形后不锈钢的显微硬度、屈服强度和抗拉强度分别为486.9 HV、1510.5 MPa和1660.4 MPa。(2)超细晶奥氏体不锈钢在不同温度退火处理后仍保持单一的奥氏体。在500℃/1h退火后强度显著提高,达到最大值(YS:1841.1 MPa;UTS:1970.1 MPa),这是由于基体中有大量纳米级沉淀的析出使沉淀强化作用增强。随着退火温度继续升高,由于发生回复和再结晶,且第二相也发生粗化,从而使强度下降,同时延展性提高。(3)大变形后的奥氏体不锈钢在500℃退火1-240 min中显微硬度先上升后下降,在120 min达到峰值(630.9HV),较未退火试样提高了12.9%。在800℃不同时间退火中,随着保温时间的延长,显微硬度值呈急剧下降趋势,最后趋于平缓。(4)大变形后的奥氏体不锈钢在800℃/1h退火后发生了完全再结晶,晶粒尺寸保持在780 nm,获得了高强度(YS:977.6 MPa;UTS:1197.7 MPa)和良好延展性(17%)的综合力学性能。在800 ℃-1000 ℃的温度下观察到具有体心立方结构的χ相,由于第二相在晶界析出,抑制了晶粒的生长,大变形轧制获得的超细晶奥氏体不锈钢表现出良好的热稳定性。通过四种主要强化机制的估算发现,细晶强化与沉淀强化是最主要的强化方式。

关键词：奥氏体不锈钢冷轧变形退火 χ相强化机制

冷却速率对GWZ1032K合金中14H-LPSO结构形成的影响

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金属学报 2010年第10期46卷 1192-1199页

作者：张松袁广银卢晨丁文江上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海交通大学材料科学与工程学院金属复合材料国家重点实验室上海200240

采用金属型铸造和慢速凝固,在不同冷却速率下制备了Mg-10Gd-3Y-1.8Zn-0.5Zr(质量分数,%)(GWZ1032K)合金.采用SEM,TEM和XRD研究了冷却速率不同的GWZ1032K合金的组织和相构成.在GWZ1032K合金中,α-Mg基体中的层片状14H-LPSO结构随着冷却... 详细信息

采用金属型铸造和慢速凝固,在不同冷却速率下制备了Mg-10Gd-3Y-1.8Zn-0.5Zr(质量分数,%)(GWZ1032K)合金.采用SEM,TEM和XRD研究了冷却速率不同的GWZ1032K合金的组织和相构成.在GWZ1032K合金中,α-Mg基体中的层片状14H-LPSO结构随着冷却速率的下降而增加,在冷却速率为0.005℃/s的试样中充满了整个晶粒;随着合金冷却速率降低,GWZ1032K合金中晶界第二相分别由5℃/s时的(Mg,Zn)_3RE相转变为0.5和0.1℃/s时的(Mg,Zn)_3RE相和14H-LPSO结构的χ相共存;在0.01和0.005℃/s时只有14H-LPSO结构的χ相.结果显示在接近于平衡凝固的缓慢冷速条件下,更容易形成具有稳定结构的层片状14H-LPSO结构和χ相.在冷却速率为0.5和0.1℃/s时,(Mg,Zn)_3RE共晶相和χ相共存,(Mg,Zn)_3RE共晶相和χ相的位向关系为[110]_(χphase)∥[(?)23]_((Mg,Zn)_3RE)和∠g(001)_(χphase)g(110)_((Mg,Zn)_3RE)=8.4°.

关键词： 14H-LPSO结构冷却速率 Mg-Gd-Y-Zn合金 χ相