Fe-Ni-Cr基沉淀强化奥氏体合金焊件沉淀相表征及调控

发布时间：2021-11-26 16:54

　　Fe-Ni-Cr基沉淀强化奥氏体合金具有较高的强度和较好的耐腐蚀性能,这类合金是在单相奥氏体合金的基础上添加Ti、Al元素发展起来的,通过时效处理析出共格有序γ′[Ni₃（Al,Ti）]相提高材料的强度。与单相奥氏体合金相比,沉淀强化奥氏体合金的氢脆敏感性较高,在临氢环境中,此类合金的塑性损减较大。导致塑性下降的因素包括:晶界及晶内的η相、γ′沉淀相的尺寸及分布、γ′/γ相界面结构的共格性等。基于之前已有的研究,本文主要通过OM、SEM、TEM、EDS等手段表征焊件母材区与焊缝区γ′沉淀相的尺寸、分布、自身结构及γ′/γ相界面结构的各自特征;通过TEM原位拉伸实验分别观察在变形过程中母材区与焊缝区中运动位错与γ′沉淀相之间相互作用的机理差异;在此基础上采用不同热处理工艺调整焊件显微组织,以达到优化焊件整体力学性能并提高其抗氢脆性能的目的。经过740℃保温8小时时效处理的焊件,母材区γ′沉淀相颗粒尺寸约为10nm,且γ′沉淀相颗粒均匀细密的分布在奥氏体基体上;与母材不同的是,焊缝区γ′沉淀相颗粒尺寸约为35nm,且分布较为稀疏,导致焊缝区γ′相强化作用降低,进而导致... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

几种奥氏体合金氢致塑性损减对比图

晶界η相长大的同时数量也会增加，沉淀强化奥氏体合金的氢脆敏感性也会增加。a) η相对合金氢脆敏感性的影响图1.2 不同Ti、Al含量Fe-Ni基合金经900℃保温1h固溶处理SEM图片 (a) Ti+Al为2.24%；(b) Ti/Al为5.22；(c) Ti+Al为3.73%；(d) Ti/Al为12.41[41]η相为有序的 hcp 结构，且尺寸、结构与其化学成分 Ti、Al 的含量、时效温度、时效时间都有密切的关系。η相与基体之间的界面为非共格界面，在充氢环境中，它们之间的界面是强烈的氢陷阱，位错容易携带氢累积在η相处，造成氢致沿晶界开裂。Chen等人[41]通过研究 Ti、Al 含量对 Fe-Ni 基合金中η相析出行为的影响发现，当合金中 Ti+Al含量较低或者 Ti/Al 较低，合金中并没有发现η相的析出，如图 1.2(a)所示；相反合金中Ti+Al 含量较高或者 Ti/Al 较高时，合金中析出片状η相，如图 1.2(b)所示。Guo 等人[42]研究 B 含量对 Fe-Ni 基合金氢脆敏感性的研究中发现，充氢后对比无 B 和加入不同 B含量后合金断口形貌的特征

硕士学位论文9图1.3 不同B含量的合金充氢后断口形貌SEM图片 (a) B=0%； (b) B=0.002%；(c) B=0.006%； (d)B=0.01%[42]b) 碳化物对合金氢脆敏感性的影响经时效处理的沉淀强化奥氏体合金，晶界上会析出少量MC碳化物，Guo[43]对J20单相奥氏体合金进行敏化处理时发现，晶界析出大量碳化物，但氢致塑性损减值却很小，低于5%左右，因此可以得知碳化物并不会造成合金的氢脆现象；309S不锈钢退火之后进行敏化处理，短时间的敏化处理晶界析出不连续的碳化物，而当敏化处理时间较长时，则晶界上析出大量的碳化物，碳化物的析出取决于敏化时间的长短，且在充氢环境中，氢致塑性损减值也是比较小的，拉伸变形中断口形貌也没有发生明显的变化。在变形高温合金和铸造合金中加入少量的B元素


本文编号：3520564