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上海大学学报（自然科学版） 2017年第3期23卷 432-442页

作者：李智胡丽娟谢耀平赵世金上海大学材料研究所上海200072 上海大学微结构重点实验室上海200072

基于弹塑性有限元理论,构建包含纳米cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型.计算纳米cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响.研究在不同晶粒大小、不同纳米cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能,分析包含cu析出... 详细信息

基于弹塑性有限元理论,构建包含纳米cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型.计算纳米cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响.研究在不同晶粒大小、不同纳米cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能,分析包含cu析出相及晶界的晶粒变形趋势,探求纳米cu析出相对基体材料的强化机制.研究结果表明:纳米cu析出相心部塑性最大,晶界处的塑性低于晶内,且晶内发生塑性应变速率高于晶界;析出相与晶界都能起到增强材料塑性的作用,包含纳米cu析出相及晶界的多晶模型在晶粒变形过程中,晶界参与协调变形作用.

关键词：微合金化钢 cu析出相微观组织晶界力学性能

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cu和逆变奥氏体对低碳马氏体不锈钢腐蚀性能的影响研究

Cu和逆变奥氏体对低碳马氏体不锈钢腐蚀性能的影响研究

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作者：杨彬彬太原科技大学

学位级别：硕士

低碳马氏体不锈钢因其高强度、良好的抗腐蚀性能和抗空蚀能力以及良好的焊接性能而被广泛地应用于机械行业,如制造水轮机转轮、压缩机叶轮和石油化工高压管路等关键部件。随着油气开采等工程领域向环境恶劣地区的不断延伸,低碳马氏体不... 详细信息

低碳马氏体不锈钢因其高强度、良好的抗腐蚀性能和抗空蚀能力以及良好的焊接性能而被广泛地应用于机械行业,如制造水轮机转轮、压缩机叶轮和石油化工高压管路等关键部件。随着油气开采等工程领域向环境恶劣地区的不断延伸,低碳马氏体不锈钢面临的服役环境变得更为复杂及恶劣,这使得低碳马氏体不锈钢所需的服役性能要求变得更为严苛。为进一步提升钢的服役性能,本文以低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo为研究对象,设计了不含cu以及添加1%和3%cu的三种低碳马氏体不锈钢,并命名为0cu钢、1cu钢和3cu钢,通过调整热处理工艺得到cu析出相与不同含量的逆变奥氏体后,采用SEM、XRD、TEM、APT以及动电位极化、电化学阻抗谱电化学测试等手段分别研究了cu析出相、逆变奥氏体以及cu析出相与逆变奥氏体共同作用对该不锈钢在3.5%Na Cl溶液中的耐腐蚀性能的影响,探讨了cu析出相和逆变奥氏体相的腐蚀行为及相关的腐蚀机制。主要的研究内容和结论如下:(1)对添加cu和不含cu(0cu)的0Cr13Ni4Mo钢经过不同热处理后的组织以及腐蚀性能进行了对比分析,研究了cu析出相对不锈钢腐蚀性能的影响。结果表明,经过1050℃固溶处理后,cu均匀地固溶到板条马氏体基体组织中;经过400℃回火处理后,cu形成了极小的纳米团簇,其中偏聚了大量的Fe原子等;经过500℃回火处理后,cu纳米团簇长大为尺寸为5～10 nm的富cu析出相,核心处主要偏聚cu原子,且与基体处于共格关系;碳化物则由富Fe的纳米团簇生长成富Cr的析出相。含3%cu的0Cr13Ni4Mo钢经过500℃回火处理后具有最小的腐蚀电流密度42.3 n A·cm、最正的点蚀电位0.109 V和腐蚀电位-0.147 V;最大的容抗弧半径值、最高的表面钝化膜等效电阻48.35 kΩ·cm和双电层电荷转移电阻447.2Ω·cm,因此具有最优的耐腐蚀性能。这是因为富cu析出相长大过程中伴随着向周边基体排出Cr原子,减少了由富Cr碳化物造成的贫Cr区,从而降低了含cu低碳马氏体不锈钢的腐蚀敏感性。(2)0cu钢分别在500℃及600℃回火处理后得到了含/不含有逆变奥氏体的微观组织,研究了逆变奥氏体对不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明,600℃回火处理后的0cu钢的动电位极化曲线表现出更正的腐蚀电位-0.170 V和最小的腐蚀电流密度50n A·cm以及更高的点蚀电位0.122 V;电化学阻抗谱表现出更好的耐均匀腐蚀性能和表面钝化膜稳定性,微观组织中含有逆变奥氏体的0Cr13Ni4Mo钢表现出了更佳的耐腐蚀性能。这是由于逆变奥氏体会在碳化物的附近形成,弥补碳化物造成的贫Cr区,从而提升了不锈钢的耐腐蚀性能。(3)含cu钢经过640℃+600℃二次回火处理后得到cu析出相和逆变奥氏体的复合组织,研究了二者共同作用下对不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明,逆变奥氏体的含量随着cu含量的增加而增加;3%cu的0Cr13Ni4Mo钢经过二次回火处理得到最多逆变奥氏体含量为10.9%,并表现出优异的耐腐蚀性能。这可能是由于回火过程中形成的逆变奥氏体包覆晶体结构为fcc的ε-cu析出相的组织结构降低了电偶效应引起的电化学腐蚀,从而整体上提升了不锈钢的耐腐蚀性能。

关键词： 0Cr13Ni4Mo cu析出相逆变奥氏体腐蚀行为原子层析探针技术

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调质态含cu高强钢的强化机理及钢中cu的析出行为

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金属学报 2019年第6期55卷 783-791页

作者：张正延柴锋罗小兵陈刚杨才福苏航钢铁研究总院工程用钢研究所

对含cu低合金高强度钢板淬火并经高温时效后,采用SEM、EBSD、HRTEM和APT等手段对其微观组织和纳米尺度cu的析出相进行了表征,对其厚度截面的室温拉伸性能进行了测定,并对钢板厚度方向近表面和心部的强化机理进行了分析。结果表明,高温... 详细信息

对含cu低合金高强度钢板淬火并经高温时效后,采用SEM、EBSD、HRTEM和APT等手段对其微观组织和纳米尺度cu的析出相进行了表征,对其厚度截面的室温拉伸性能进行了测定,并对钢板厚度方向近表面和心部的强化机理进行了分析。结果表明,高温时效后钢中cu的析出相尺寸在6~50 nm范围内,30 nm以内的为9R结构的短棒状或球状粒子,30 nm以上的为fcc结构的长棒状粒子,棒状粒子中微量的Mn、Ni在cu粒子与基体界面上的偏聚更明显。在较高温度范围内进行时效后,钢的屈服强度随着时效温度的升高而呈大致线性下降趋势,钢的主要强化机制为细晶强化,其次为位错强化和析出强化,经计算,钢中每1%(质量分数)的cu在过时效状态下能够产生约90 MPa的析出强化增量。钢板厚度截面存在强度差异,表面与心部强度相差约40 MPa,这主要是由于晶粒尺寸及位错密度差异所导致。

关键词： cu合金化强化机理 cu析出相厚板强度差

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分子动力学研究cu析出相对BCC-Fe∑3{111}晶界拉伸性能的影响

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有色金属工程 2021年第1期11卷 27-31页

作者：张海超李运刚华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

采用分子动力学方法模拟计算了BCC-Fe∑3{111}晶界处cu析出相尺寸(直径:1.0、1.5和2.0 nm)及体系温度变化(1~600 K)对晶体拉伸性能的影响。利用OVITO可视化软件进行数据可视化处理,并采用Wigner-seitz Defect Analysis方法对拉伸过程晶... 详细信息

采用分子动力学方法模拟计算了BCC-Fe∑3{111}晶界处cu析出相尺寸(直径:1.0、1.5和2.0 nm)及体系温度变化(1~600 K)对晶体拉伸性能的影响。利用OVITO可视化软件进行数据可视化处理,并采用Wigner-seitz Defect Analysis方法对拉伸过程晶体点缺陷演化规律进行分析。结果表明,∑3{111}晶界处存在cu析出相时,拉伸过程中cu析出相内部会首先产生空位缺陷导致晶体断裂强度降低,且cu析出相尺寸越大,晶体断裂强度越低。当晶界处cu析出相尺寸不变时,随着体系温度升高,晶体的断裂强度随之降低,并且晶界处cu析出相尺寸越小时温度升高对晶体断裂强度的降低作用越大。

关键词：晶界分子动力学 cu析出相空位

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Ni含量对cu沉淀强化钢组织与性能的影响

Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与性能的影响

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作者：陈刚昆明理工大学

学位级别：硕士

低碳cu沉淀强化钢是一种力学性能和焊接性能优良的低合金结构钢,广泛应用于造船、管线和采用平台等领域。本文将不同Ni含量的cu沉淀强化钢经过900℃淬火,在不同温度下时效处理,通过力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和投射电镜观察分... 详细信息

低碳cu沉淀强化钢是一种力学性能和焊接性能优良的低合金结构钢,广泛应用于造船、管线和采用平台等领域。本文将不同Ni含量的cu沉淀强化钢经过900℃淬火,在不同温度下时效处理,通过力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和投射电镜观察分析,研究了Ni含量对cu沉淀强化钢组织与性能的影响,并探讨了Ni对cu沉淀强化钢的作用机理。重点讨论了Ni含量对cu沉淀强化钢连续冷却转变特性以及钢在时效过程中富cu相析出行为的影响。利用Formastor热膨胀试验研究了不同Ni含量的试验钢的连续冷却转变组织和性能变化,分析了Ni含量对cu沉淀强化钢连续冷却转变特性的影响。研究结果表明随着Ni含量的提高,试验钢的临界转变温度降低。在各相同冷速下,Ni含量低的试验钢冷却组织中只出现贝氏体,随着Ni含量的提高,冷却组织中出现马氏体+贝氏体的混合组织,Ni含量高的试验钢在较快冷速下能获得完全的马氏体组织。随着Ni含量的提高,贝氏体向马氏体临界转变冷速降低,即冷却曲线右移。并且马氏体转变温度随着Ni含量的提高而降低。在550℃时效工艺下,随着Ni含量的提高,cu沉淀强化钢的强度增加,韧脆转变温度明显降低。试验钢Ni含量由0.99%提高到3.47%,抗拉强度由780MPa增加到919MPa,韧脆转变温度由-70℃降低到-88℃。板条束尺寸对钢的韧性有显著影响,试验统计结果表明随着Ni含量的提高,试验钢板条束尺寸由16.31μm减小至10.57μm,板条束尺寸减小使钢抵抗裂纹扩展能力升高,从而使得钢的韧脆转变温度降低。Ni含量对试验钢时效曲线有较大的影响,随着Ni含量的提高试验钢的峰值温度降低。Ni含量超过1.97%的试验钢在过时效阶段,随着时效温度的进一步升高,当加热温度接近Ac1时,试验钢发生部分奥氏体化,在随后的冷却过程中出现了大量的M-A组元,随着Ni含量的提高,奥氏体化程度加剧。从而导致了此温度范围抗拉强度的上升。不同Ni含量试验钢在时效过程中析出的富cu相颗粒尺寸、数量和分布存在较大差异。随着Ni含量的提高,试验钢中析出的富cu相颗粒数量增加,尺寸减小。Ni含量高的试验钢中的富铜相颗粒分布密集,细小;而Ni含量低的试验钢中的富铜相颗粒分布稀疏,且相对粗大。钢在时效时析出大量细小弥散分布的富cu相,他们对位错有强烈的钉扎作用,且颗粒越细小,越弥散,对位错的钉扎作用就越强烈。Ni含量的提高,有利于促进时效过程中的cu析出,提高钢的强度。

关键词：连续冷却时效处理 cu析出相沉淀强化韧脆转变

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