最新刊期

    2025年第46卷第4期

      综述

    • 超超临界电站汽轮机叶片材料及组织性能控制技术

      赵吉庆, 杨钢, 刘正东, 何西扣, 包汉生
      2025, 46(4): 1-11. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00147
      摘要:综述了超超临界汽轮机叶片钢和合金的研究进展和发展现状。叶片材料按使用环境不同,可分为高温叶片和末级大叶片。高温叶片材料,在役600~620 ℃超超临界电站选用9%~12%系铁素体耐热钢,630 ℃以上蒸汽参数铁基材料的热稳定性不足,需选用镍基耐热合金,世界首台630 ℃示范机组选用了80A叶片合金。700 ℃以上蒸汽参数镍基叶片合金仍处于研发阶段,世界各国的候选材料均为γ’时效强化型镍基合金,我国已开发出W/Mo复合强化的GY200镍基叶片合金。末级大叶片可分为12%Cr马氏体钢、高Cr沉淀强化型不锈钢、钛合金,新一代末级叶片钢2Cr12Ni4Mo3VNbN、B50A789G具有更高的强度韧性匹配,将逐渐替代传统的12%Cr马氏体钢和17-4PH叶片钢,应用于大功率机组。从成分控制、二次重熔、锻造开坯、终锻成型工艺等方面,总结了用量最广的铁素体(马氏体)系叶片钢的成分-组织-性能的关系,以及生产过程的关键控制技术。对叶片钢的发展提出建议与展望,未来10年,对于铁素体(马氏体)系叶片钢,低成本的纯净化冶炼技术、批量化的质量稳定性控制技术是未来主要发展方向,对于700 ℃镍基叶片合金,国内正在开展材料与产品的设计开发攻关,预计2030年形成技术突破,开发出自主化的叶片合金和产品。  
      关键词:超超临界汽轮机;叶片钢及合金;9%~12%Cr铁素体钢;镍基叶片合金   
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      更新时间:2025-09-02
    • 王常帅, 吴云胜, 吴昊, 赵勇, 裴玉冰, 王天剑, 江雷, 徐子煜, 聂丽萍, 高振桓, 巩秀芳, 周兰章
      2025, 46(4): 12-23. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00101
      摘要:镍/镍铁基合金以其优异的抗氧化/腐蚀和高温力学性能而被广泛用于制造航空发动机、燃气轮机、先进超超临界电站等装备的热端部件,磷(P)微合金化是主元素含量保持不变的前提下改善其高温蠕变强度,增加蠕变断裂寿命的有效途径之一。P在镍基合金中溶解度极低且活性低,凝固过程中易在固/液界面前沿富集且不易形成化合物,通过影响凝固和热变形行为改变组织特征并影响最终的力学性能。全文概述了P在凝固过程中的分布特征及其对溶质分凝和凝固组织的影响,凝固组织变化对后续热变形行为的影响,热处理态及时效过程中P偏聚行为及其对组织的作用规律,P偏聚特征和组织变化对力学性能及其变形机制的影响规律和作用机制。结果显示,凝固过程中P易在固/液界面前沿富集,并促进元素偏析;在热处理后,P易偏聚于晶界或相界面,优化晶界析出相形貌,提升晶界强度;P对合金热变形行为的影响来源于磷原子固溶拖曳及MC碳化物促进再结晶形核的双重影响,该影响在不同状态合金中的差异性作用导致P对热变形行为的影响与合金状态相关;适量的P能够提升合金的蠕变持久强度,但该有益作用受制于合金体系和蠕变应力值。基于上述结果,本文初步建立了P对全工艺流程和部件最终性能的影响规律和作用机制,并指出了目前研究中存在的问题及进一步的研究方向。  
      关键词:磷;镍/镍铁基合金;凝固行为;热变形行为;力学性能   
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      更新时间:2025-09-02
    • 铅铋堆候选结构材料的液态金属脆化行为研究进展

      马国宝, 唐正焮, 包汉生, 何西扣
      2025, 46(4): 24-34. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00119
      摘要:铅冷快堆(Lead-cooled Fast Reactor, LFR)作为第四代核反应堆之一,因铅铋共晶合金(Lead-Bismuth Eutectic, LBE)优异的热物理和中子学性能被广泛关注,但其结构材料与液态LBE的相容性问题仍制约其发展。液态金属脆化(Liquid Metal Embrittlement, LME)作为关键挑战之一,导致结构材料在特定环境下的伸长率和疲劳寿命显著降低,这严重威胁反应堆的安全性和可靠性。本研究围绕LFR结构材料的LME问题,详细介绍了主要候选结构材料—铁素体/马氏体钢、含Al铁素体钢、奥氏体钢及含Al奥氏体钢在高温液态LBE中的LME行为,明确了各种材料的LME敏感性。针对LME这一极具挑战性的问题,从温度、氧浓度、应变速率、预暴露及冶金状态等影响因素入手,归纳了各影响因素对LME的影响及影响机理的研究现状。最后,基于现有研究结果对LME机理理解方面进行了展望。  
      关键词:铅冷快堆;铅铋共晶合金;液态金属脆化;结构材料;影响因素   
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      更新时间:2025-09-02
    • 抗氧化型低膨胀GH6783合金的研制进展

      王志刚, 韩光炜, 周立新, 叶兵, 曹政
      2025, 46(4): 35-42. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2024-00173
      摘要:总结了国内外学者对抗氧化型低膨胀In783合金的开发历史和应用性能研究成果,通过β相的析出大幅度改善了合金的抗SAGBO性能,使合金在750 ℃以下具有低的热膨胀系数、良好的抗氧化性和综合力学性能,被广泛应用于制造航空发动机封严零部件和超超临界汽轮机螺栓。总结了国内学者对In783合金国产化(国内牌号GH6783)过程中组织和性能研究成果,长期服役后,在β相内部析出针状的Ni5Al3相导致合金650 ℃的塑性大幅度恶化。对目前进口的In783合金棒材组织进行解剖发现,β相组织均匀性远差于文献报道结果,不仅含有超大块的初生β相组织,而且β相内部存在疑似针状的Ni5Al3相。大冶特殊钢有限公司对GH6783合金的双真空熔炼、电极退火、高温均质化及锻造工艺进行了系统性研究,成效显著,棒材微观组织和力学性能均匀性大幅度提升。针对目前国内外生产的棒材的650 ℃高拉塑性均存在严重的各向异性现象,经分析发现与γ’相的取向有关,相关研究工作正在进一步开展中。最后对GH6783合金的应用前景及未来研究方向进行了展望,以满足国家重大需求和社会可持续发展对先进高温合金材料的需求。  
      关键词:GH6783;In783;β相;抗氧化;低膨胀高温合金   
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      更新时间:2025-09-02

      产品研发

    • 耿伟, 朱志宝, 马金辉, 宋新莉, 葛锐
      2025, 46(4): 43-48. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00066
      摘要:抗蒸汽氧化腐蚀是评价锅炉钢的重要指标。本研究对9Cr-3Co-2W马氏体耐热钢(/%:0.08C,0.40Si,0.40Mn,9.00Cr,0.20Ni,0.50Mo,1.50 W,0.05Nb,0.20V,0.07,0.030Al,0.0012B,S≤0.010,P≤0.020)进行了不加稀土和加稀土w[Ce]为0.03%两组试验,在625 ℃水蒸汽环境中的氧化动力学曲线,并借助SEM、XRD等分析氧化膜的形貌与结构。结果表明,两组实验钢在625 ℃水蒸汽环境中氧化铁皮外层主要均是富Fe的氧化物Fe3O4或Fe2O3,内层是富Cr、Fe氧化物(Fe,Cr)2O3与(Fe,Cr)3O4,但是没有添加稀土的实验钢外层氧化物致密性差,甚至出现裂纹。而添加稀土实验钢外层氧化物致密,富铬氧化层厚度较大。氧化动力学曲线表面,氧化初期(0~200 h),随着氧化时间的延长,实验钢的氧化速率较大,氧化时间超过200 h后,氧化速率逐渐降低,在2 000 h后氧化速率接近水平,氧化速率继续下降并逐渐趋于稳定。马氏体耐热钢钢添加少量稀土Ce有助于形成致密的氧化膜,提高钢的抗氧化性能。  
      关键词:马氏体耐热钢;稀土;氧化动力学;氧化膜;氧化速率;氧化物   
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      更新时间:2025-09-02
    • 超超临界锅炉管P92耐热钢用大圆坯开发

      杨志强, 龚志翔, 汪开忠, 胡芳忠, 陈恩鑫
      2025, 46(4): 49-54. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00051
      摘要:介绍了马钢特钢公司采用电弧炉/转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→CCM连铸工艺生产超超临界锅炉管P92耐热钢用连铸圆坯(ϕ380mm~ϕ1 000 mm)的生产工艺。通过采用精料入炉、电弧炉全程泡沫渣操作、EBT出钢合金化、精炼白渣操作、连铸三段电磁搅拌及全程保护浇注等工艺措施,使w[Cr]≤8.75%,w[Ni]≥0.20%,w[N]≥0.050%从而实现高温铁素体的有效控制,通过控制白渣时间≥20 min,使圆坯w[T.O]≤0.003 0%,各类低倍组织缺陷级别低,连铸坯中心裂纹≤2.0级。最终制成的超超临界锅炉管纯净度高,A、B、C、D类粗系夹杂物级别≤1.0级;A、B、C、D类细系和DS夹杂物级别≤1.5级。采用ϕ500 mm的P92连铸坯通过斜轧制管,经过1 040 ℃正火+760 ℃回火处理后,钢管的室温抗拉强度≥730 MPa,625 ℃高温抗拉强度≥280 MPa,屈服强度≥260 MPa,10万小时持久强度外推值96.9 MPa(110 MPa,已持续2.52万小时未断),满足超超临界锅炉管制造企业对产品冶金质量的要求。  
      关键词:超超临界锅炉管;P92耐热钢;连铸圆坯;夹杂物;低倍组织   
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      更新时间:2025-09-02
    • 基于ϕ820 mm精密斜轧机组大口径中厚壁P22无缝钢管研发

      郑世建, 徐路军, 韩人龙, 陈思颖
      2025, 46(4): 55-58. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2024-00267
      摘要:主要介绍热轧直接生产直径ϕ900 mm以上大口径中厚壁P22无缝钢管的工艺流程和工艺难点、创新点,该研发具有工艺流程短,生产成本低,成材率高,钢管尺寸精确、表面质量良好和性能优异等优点。基于ϕ820 mm精密斜轧机组所生产的P22无缝钢管,结合GB/T 5310—2023中对牌号12Cr2MoG的要求,通过表面质量检验、理化检验等手段对P22无缝钢管的相关指标进行分析。经检测得到生产的P22无缝钢管,外径偏差为-0.5~+6.2 mm,椭圆度为0.58%,壁厚偏差为-8.7%~+10.3%,壁厚不均为13.42%,抗拉强度为513、511 MPa,屈服强度为318、311 MPa,伸长率为34.0%、33.0 %,室温冲击功均值为257、242 J,硬度均值为153、152HBW,显微组织为铁素体+贝氏体+少量珠光体,晶粒度为6.0~7.0级,韧脆转变温度在-40 ℃以下;结果表明,基于ϕ820 mm精密斜轧机组所生产的大口径中厚壁P22无缝钢管的化学成分以及各项性能均满足ASTM A 335/A 335M—24b 等标准要求。  
      关键词:P22无缝钢管;ϕ900 mm以上大口径;中厚壁;精密斜轧   
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      更新时间:2025-09-02
    • 梁睿, 徐杨, 易昊钰, 姜岳峰, 梁田, 王平, 马颖澈
      2025, 46(4): 59-70. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00044
      摘要:基于316 L合金标准成分,设计了一种Cr、Ni、Nb强化型的奥氏体不锈钢(记0.03C-XCr-14Ni-2.3Mo-0.35Nb-Fe钢)。利用 OM、SEM、TEM、拉伸和冲击等分析和检测技术,对三种不同Cr含量(16%、18%和21%)的奥氏体不锈钢热轧板材固溶态、时效态(400°C时效1 000 h)的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明,合金中的主要析出相为NbC和δ-铁素体,随着Cr含量的增加,合金中的δ-铁素体析出量增多,NbC的数量几乎未发生变化。在相同Cr含量下,热时效1 000 h后,合金中δ-铁素体依旧稳定,析出相类型未发生变化,合金的力学性能波动较小。随着Cr含量增加,固溶态和时效态合金的室温和350 ℃高温拉伸屈服强度、抗拉强度波动较小,总体呈小幅增高趋势;而伸长率、冲击功由16Cr合金到18Cr合金的小幅波动,到21Cr合金的迅速降低。较高的Cr含量导致δ-铁素体析出量的增多,使0.03C-XCr-14Ni-2.3Mo-0.35Nb-Fe钢断裂时出现了少量的解理区,改变了合金的断裂模式,使合金的伸长率和冲击功迅速下降。  
      关键词:奥氏体不锈钢;δ-铁素体;热时效;Cr含量;力学性能   
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      更新时间:2025-09-02
    • C、Mo含量对IN617耐热合金微观组织及短时性能的影响

      刘奇聪, 贾雷, 唐正焮, 李根, 李玲, 何冠泽, 何西扣
      2025, 46(4): 71-83. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00120
      摘要:为探讨IN617合金在更严苛条件下稳定服役的最佳成分含量,本研究通过改变合金析出强化中碳化物主要形成元素碳和钼的含量,设计了合金不同成分体系,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)、差热分析(DSC)、热力学计算、拉伸及冲击试验,系统分析了元素含量变化对IN617合金显微组织演变与力学性能的影响。结果表明,适当提高C和Mo含量可显著细化二次枝晶间距:当w[C]由0.054%提升至0.066%时,二次枝晶间距由13.6 μm缩小至8.3 μm,当w[Mo]由8.53%增至9.51%时,二次枝晶间距由10.2 μm减小至8.3 μm。同时,随元素含量升高,铸态合金中一次析出相体积分数明显增加,其中,w[C]每升高0.01%,碳化物体积分数约增1.0%;w[Mo]升高1.0%,碳化物体积分数增约0.45%。析出机制主要为Ti(C,N)-M6C-M23C6三相共生及M6C-M23C6两相共生,元素变化对机制影响有限。得益于枝晶偏析的减弱和碳化物的增加,高C和Mo含量的合金表现出更优的力学性能。低C高Mo合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为762.5、337.0 MPa,冲击吸收能量为463.5 J,在800 ℃下抗拉强度和屈服强度为419.5、192.0 MPa;高C低Mo的合金在室温下抗拉强度和屈服强度为770.5、323.5 MPa,在800 ℃下抗拉强度和屈服强度为409.5、192.5 MPa;而高C高Mo的合金在室温抗拉强度达792.0 MPa,屈服强度为340.0 MPa;在800 ℃下抗拉强度为422.0 MPa,屈服强度210.0 MPa,较另外两组合金的强度均有升高趋势,但其韧性略有下降,冲击吸收能量较低C含量合金减少约100.0 J。  
      关键词:IN617合金;枝晶偏析;显微组织;力学性能   
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      更新时间:2025-09-02
    • 王佳祺, 姚志强, 伍金荣, 管现军, 吴云胜, 赵乐, 秦学智, 周兰章
      2025, 46(4): 84-91. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00098
      摘要:采用SEM、EBSD和TEM等表征方法,研究了Ti微合金化对快堆用新型高强韧长寿命铁镍基高温合金GH1059的组织特征和力学性能的影响。结果表明,Ti元素的添加明显增加了富Ti型MC碳化物的数量,并使得其以更弥散、细小的形式析出。同时,能够有效抑制晶界M23C6碳化物形成。随着Ti含量的增加,合金的平均晶粒尺寸逐渐减小,低重位点阵晶界比例无明显变化。750 ℃拉伸和室温冲击结果表明,Ti微合金化可以协同提高强度和韧性。合金的拉伸断裂模式均呈混合断裂特征,变形微观组织主要由位错胞和亚晶组成。合金力学性能的改善主要归因于Ti的固溶强化、TiC的析出强化、细晶强化及晶界结合力的增强。  
      关键词:Ti微合金化;铁镍基高温合金;微观组织;拉伸性能;冲击韧性   
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      更新时间:2025-09-02

      冶炼与凝固

    • FB2耐热钢电渣重熔渣系设计及对元素烧损的影响

      李龙飞, 牛澄洲, 王宁, 王春辉, 林腾昌, 周晓舟
      2025, 46(4): 92-99. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00122
      摘要:以低共晶点原则,通过FactSage软件计算设计了FB2耐热钢专用电渣重熔新型基础渣系。利用渣金平衡和10 kg级电渣重熔试验对比研究了含B2O3的传统渣系69.65% CaF2-29.85% Al2O3-0.5%B2O3(1#渣)和新型渣系50.4%CaF2-26.5%CaO-19.6%Al2O3-3%MgO-0.5%B2O3(2#渣)对钢中易氧化元素含量变化的影响。结果表明,相比于传统渣系,新型设计渣系的熔化温度、不同温度下的黏度和电阻率更低。在渣中Al2O3组元活度较高,且SiO2和B2O3组元活度处于较低水平时,基于热力学计算渣金之间会发生Si、B元素与低氧势的Al2O3反应,两种渣系与FB2钢反应平衡时w[B]分别为0.001 9%、0.004 3%。两种渣系在渣金平衡和电渣重熔冶炼过程中均引起钢中Si、B元素烧损,且增Al现象发生,2#渣系元素波动小,渣金平衡时间达到60 min后,元素含量变化幅度显著降低。相比而言,重熔后电渣锭中元素含量变化幅度更小。  
      关键词:FB2耐热钢;电渣重熔;渣系;元素烧损   
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      更新时间:2025-09-02
    • C650R镍基合金大型锭铸态组织特征及均匀化工艺

      寇金凤, 白亚冠, 聂义宏, 张鑫, 张冰冰, 李金山, 贺一轩
      2025, 46(4): 100-106. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00079
      摘要:借助光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪,研究了650 ℃超超临界汽轮机转子用C650R镍基合金三联工艺(VIM+PESR+VAR)冶炼的12 t铸锭冒口端的铸态组织及不同均匀化处理后的显微组织,并对比了均匀化处理前后的高温热塑性。结果表明,采用三联工艺冶炼的ϕ960 mm锭型的自耗锭中存在明显的偏析,主要偏析元素为Mo、Nb、Ti,均偏析于枝晶间,晶内主要析出相为富含Mo、Nb、Ti的MC型一次碳化物,碳化物形状不规则,晶界上以小颗粒状的M23C6为主,并含少量不规则的富含Mo、Nb、Ti、Zr的MC型一次碳化物。依据不同均匀化处理后枝晶消除、碳化物回溶、3种元素(Mo、Nb、Ti)残余偏析系数变化,确定了12 t级C650镍基合金铸锭的均匀化工艺为1 200~1 220 ℃保温96 h以上。与铸态相比,经均匀化处理后的试样高温热塑性显著增强,为铸锭顺利开坯奠定了有利基础。  
      关键词:C650R镍基合金;大型铸锭;偏析;均匀化   
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      更新时间:2025-09-02

      形变与相变

    • 新型耐热合金SP2215无缝管二辊斜轧穿孔的数值模拟

      梁凯, 姚志浩, 谢锡善, 王洪瑛, 程健, 代卫星, 董建新
      2025, 46(4): 107-121. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2024-00272
      摘要:奥氏体耐热合金在斜轧穿孔过程中工艺参数的选择不当,可能导致毛管出现晶粒粗大、混晶等现象,甚至在加工过程中发生断裂,进而影响到后续的加工变形及产品的最终性能。基于先前的热变形试验,建立SP2215合金的材料模型,并利用有限元软件Simufact Forming 16.0对合金的斜轧穿孔过程进行模拟,分析了穿孔过程中管坯金属流动、应变场、应力场、应变速率场、温度场及穿孔机穿孔作用力的动态变化,模拟结果与实际变形规律相符。进而探讨了顶伸量、轧辊转速、管坯初始温度等工艺参数对合金热穿孔行为与微观组织的影响,最终获得合金的最佳斜轧穿孔工艺为:顶伸量50 mm、轧辊间距95.84 mm、导板间距116.06 mm、轧辊转速50 r/min、管坯初始温度1 100~1 150 ℃。  
      关键词:SP2215合金;斜轧穿孔;Simufact Forming;有限元模拟   
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      更新时间:2025-09-02
    • 稀土对T91耐热钢时效过程析出相的影响

      李根, 刘俊, 汪仕俊, 贾雷, 何西扣
      2025, 46(4): 122-127. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00123
      摘要:以T91为代表的9%~12%Cr马氏体耐热钢因其优异的高温性能广泛应用于超超临界火电系统,但其长期服役过程中析出相粗化与组织失稳导致的蠕变性能退化仍是限制其服役寿命的关键瓶颈。本研究通过系统研究了稀土w[Ce+Y]为0%、0.027%、0.064%对T91钢550 ℃时效过程中析出相演变的影响,结合SEM/TEM表征,揭示了稀土Ce-Y复合添加对组织稳定性的调控机理。结果表明,稀土促进了时效过程Ce和V在M23C6相周边及内部富集,通过阻碍Cr在基体中的扩散限制了析出相粗化,3 000 h时效过程中M23C6相粗化系数减小52%,同时,0Y未出现明显富集。此外,稀土通过改性夹杂物并抑制位错回复,使MX相数量密度提高32%,且时效3 000 h后保持不变。本研究证实稀土微合金化是提升马氏体钢高温组织稳定性的有效策略,相关结果可为新一代长寿命高强度耐高温马氏体耐热钢成分设计提供理论指导。  
      关键词:稀土;T91耐热钢;析出相;时效过程   
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      更新时间:2025-09-02
    • 高佩, 黄贵军
      2025, 46(4): 128-134. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00111
      摘要:利用Gleeble-3500热模拟试验机对先进超超临界锅炉用Ni-Cr-Fe耐热合金进行变形温度950~1 250 ℃、应变速率0.01~10 s-1,应变量为0.7的热压缩变形试验。基于Arrhenius双曲正弦模型,创新性地将应变量因素引入,构建了适用于耐热合金的改进型本构模型,并采用相关系数R及绝对误差δ两个指标,对模型预测流变应力的准确性进行评估;同时,通过构建该耐热合金的热加工图及微观组织分析,系统评估并确定该合金的热加工工艺参数最优区间。结果表明,耦合应变量的改进型本构模型的材料常数与应变量的最佳拟合阶数为6阶,相关系数R为0.988 89,绝对误差δ为5.905 %,该模型对耐热合金的流变应力具有较好的预测能力;热变形所需的激活能Q值为389 kJ/mol,结合微观组织确定Ni-Cr-Fe耐热合金最佳热加工工艺为1 150~1 200 ℃、0.1~1 s-1。  
      关键词:先进超超临界;Ni-Cr-Fe耐热合金;本构模型;热加工图   
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      更新时间:2025-09-02
    • 9Cr马氏体耐热钢的锻后热处理工艺

      李红梅, 霍洁, 李晓, 聂义宏, 朱琳
      2025, 46(4): 135-140. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00103
      摘要:9Cr马氏体耐热钢是超超临界汽轮机转子的重要候选材料,由于转子锻件尺寸较大,组织遗传的倾向更大。采用光学显微镜结合拉伸、冲击试验等研究了9Cr马氏体耐热钢不同奥氏体化温度及不同等温退火时间后的显微组织和力学性能。试验结果表明,奥氏体化温度对9Cr马氏体耐热钢等温转变程度具有显著的影响,此耐热钢等温退火前的奥氏体化温度宜控制在950~1 030 ℃;锻后形成粗大的马氏体组织,经720 ℃等温退火,可得到铁素体+类珠光体的转变组织,有效地打破锻后粗大组织形成的遗传效应,为后续调质处理奠定良好的组织基础;720 ℃下保温30~100 h对后续调质处理后的晶粒度影响呈弱相关性,随着保温时间延长,原子扩散更加充分,组织的分布更趋均匀;720 ℃保温50~80 h时,材料综合性能优异。本研究为9Cr马氏体耐热钢锻件的高性能热处理工艺设计提供了理论依据与工程参考。  
      关键词:9Cr马氏体耐热钢;奥氏体化温度;等温转变;热处理工艺   
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      更新时间:2025-09-02
    • 赵佳莉, 信瑞山, 俞占扬, 曹晨星, 薛峰, 何玉东, 周鹏
      2025, 46(4): 141-149. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00115
      摘要:05Cr17Ni4Cu4Nb钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢,在改锻过程中常发生表面开裂,导致锻件成形效率和合格率降低。本研究对改锻锻棒表面缺陷试样的原始奥氏体微观组织、马氏体微观组织、相组成和硬度进行检测。结果表明,改锻锻棒表面开裂形式为沿晶开裂,主要原因为锻棒外圈存在混晶和铜脆。混晶组织和铜偏析在高温锻造条件下存在相互促进作用。混晶中部分原始奥氏体晶粒异常长大,晶界总面积减少导致单位面积晶界对Cu原子的吸附量增加。并且混晶组织在锻造过程中存在局部应变速率差异,大晶粒与小晶粒交界处易形成应力集中区,加速Cu原子在晶界处的偏聚。在锻造的高温条件下,晶界处Cu原子局部熔化形成纳米级液相薄膜。液相可充当“润滑剂”,显著降低晶界迁移阻力,促进晶界快速移动,导致晶粒异常长大,促进混晶产生。除了Cu原子向原始奥氏体晶界偏聚会促进混晶产生以外,开锻温度过高也会促进混晶产生。开锻温度过高会使锻棒表面温度在锻造过程中出现“骤降-回升”振荡循环,导致表面温度发生动态不均匀,高温微区晶界迁移能力显著增强,局部晶粒优先快速长大,从而形成混晶。本研究将电渣重熔熔速由7.0~6.5 kg/min降低至6.0~5.5 kg/min,改善铜偏析;将开锻温度由1 180 ℃降低至1 160 ℃,降低混晶倾向。优化后的改锻工艺成功解决了锻棒改锻表面开裂问题。  
      关键词:马氏体沉淀硬化不锈钢;锻造;表面开裂;铜脆;混晶   
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      更新时间:2025-09-02
    • 白亚冠, 聂义宏, 杨晓禹, 王大鹏, 白兴红, 彭亚敏, 傅万堂
      2025, 46(4): 150-156. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00068
      摘要:研究了不同温度的固溶处理及固溶处理后的冷却发方式对合金组织与性能的影响规律。结果表明,在1 100~1 160 ℃温度范围内,随着固溶处理温度的升高,碳化物回溶到基体中,从而使得晶粒长大,进而对合金的强度与塑性产生一定的不利影响;碳化物更充分的回溶也可促进后续时效处理过程中晶界更加连续的M23C6型碳化物析出,从而降低合金的力学性能。结合组织情况,可选择1 140 ℃为该合金的固溶处理温度。合金固溶处理后较慢的冷却方式,增加了M6C型碳化物的析出倾向和碳化物的尺寸,并可析出γ′相,进而提高合金的强度;若合金在固溶处理后采用空冷方式,则会在时效处理过程中于原碳化物及附近位置析出大量细小颗粒状的碳化物。固溶处理后的缓冷过程中和时效处理过程中均会析出大量的γ′相,显著提高合金的强度,同时,晶界大量碳化物的析出弱化了晶界强度,对合金的塑性和冲击功产生不利影响。  
      关键词:镍基合金;固溶处理;冷却速率;显微组织;力学性能   
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      更新时间:2025-09-02

      应用与服役

    • 双级时效时间对GH4706合金组织性能的影响

      李振团, 黄烁, 王冲, 段然, 秦鹤勇, 赵光普
      2025, 46(4): 157-162. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00069
      摘要:采用光学显微镜、扫描电镜等研究了720、620 ℃双级时效时间对GH4706合金η相以及γ´/γ´´相的影响,并测试了其不同时效时间的室温强度、冲击性能和持久性能。结果表明,720、620 ℃双级时效,随着时效时间增加,室温强度变化较小,室温冲击性能不断降低,持久断裂时间逐渐增加;同时,η相的数量、尺寸随着时效时间增加逐渐增加,并且η相形貌逐渐由条状转变为块状,而γ´/γ´´相形貌变化较小,但γ´/γ´´相随着时效时间增加发生粗化。通过分析不同时效时间条件下合金γ′/γ′′相和η相的演变规律,揭示了不同时效时间条件下γ´/γ´´相适当粗化可提高室温强度和高温持久性能,η相显著降低基体室温冲击性能和强度,但可以明显提高高温持久性能。  
      关键词:GH4706合金;时效时间;析出;力学性能   
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      更新时间:2025-09-02
    • 热处理工艺对1Cr16Ni2MoN叶片钢断面收缩的影响

      张秀丽, 龚志华, 刘新权, 孙国洋, 马圆圆, 高翔
      2025, 46(4): 163-168. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00060
      摘要:为了解决1Cr16Ni2MoN钢断面收缩率不稳定的问题,采用OIM、SEM、TEM及热力学计算等方法分析了不同回火工艺下燃机叶片用1Cr16Ni2MoN马氏体耐热钢的组织及塑韧性。结果表明,1Cr16Ni2MoN钢在1 040 ℃淬火,550~560 ℃工艺下,抗拉强度、屈服强度和断面收缩率分别达到1 200、1 000 MPa、65%以上;主要碳化物析出为M23C6类型,组织中因Cr的偏析形成大颗粒碳化物组成的带状组织,并伴生δ-铁素体的形成。碳化物随着回火温度增加,析出数量增加,晶界和板条界的碳化物聚集并发生粗化,导致板条和相界面结合力降低,能够加速裂纹的产生和扩展,从而降低了断面收缩率和冲击韧性。综合考虑δ-铁素体和断面收缩率控制,需要进行成分调整,w[C]控制到0.15%,适当将w[N]提高至0.07%,并增加扩散退火工艺,减少因偏析导致的碳化物富集。  
      关键词:断面收缩率;马氏体耐热钢;1Cr16Ni2MoN;M23C6;叶片   
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      更新时间:2025-09-02
    • 稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响

      杜晓建, 李涛涛, 周琱玉
      2025, 46(4): 169-178. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00095
      摘要:微量稀土元素可显著提升合金的抗氧化性能,但不同稀土元素的作用机理存在差异,目前尚未得到广泛认知。利用差热分析仪,对耐热钢开展连续升温氧化、恒温氧化和循环氧化等试验,结果表明,添加稀土w[Ce]0.056%与稀土w[Y]0.048%均能显著增强耐热钢的抗高温氧化性能。结合X衍射、扫描电镜及能谱等分析方法的结果显示,在外氧化层中,含稀土元素的耐热钢形成了致密的Cr₂O₃层和FeCr₂O₄尖晶石外氧化物层;在内氧化层中,主要成分为SiO₂,而含稀土Y的耐热钢内氧化层中同时存在Y₂O₃。因此,稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响机理为:稀土元素Ce、Y均能促进铬元素向氧化层扩散,形成致密的Cr₂O₃层;稀土Y在内氧化层中生成 Y₂O₃,与SiO₂共同发挥钉扎作用。  
      关键词:奥氏体耐热钢;稀土元素Ce与Y;抗高温氧化性能;钉扎效应   
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      更新时间:2025-09-02
    • 稀土含量对316H耐热钢渗铬层摩擦与腐蚀性能的协同调控

      刘冀, 高思琪, 张阳, 庞旭明, 何晓东, 张利琴, 孙伟
      2025, 46(4): 179-188. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00093
      摘要:通过固体粉末包埋法开展氧化钇(Y2O3)含量对316H耐热钢渗铬层摩擦学性能与耐腐蚀性能的影响研究。结果表明,稀土掺杂显著调控渗层形成过程,当w[Y2O3]为4%时,渗层厚度达最大值143.78 μm,较未添加组提升10.2%;稀土促进Cr₂C相择优生长,w[Y2O3]为2%时,表面显微维氏硬度提升至656HV,摩擦系数降低至0.355(降幅52.7%),磨损率减少74.5%。稀土通过加速铬扩散、细化晶粒及调控相组成优化渗层性能。然而,其作用存在浓度阈值:过量w[Y2O3](>4%)不仅大量消耗催化剂,降低活性铬原子扩散动力,而且增加表面粗糙度(Ra=235.4 nm),劣化摩擦学性能。此外,因Y2O3添加导致晶界出现贫铬现象,对耐蚀性呈现负面影响。本研究为稀土改性的渗铬工艺优化提供了理论依据,对开发高耐磨、低摩擦的表面强化技术具有重要意义。  
      关键词:稀土掺杂;渗铬工艺;耐摩擦;耐腐蚀   
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      更新时间:2025-09-02
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