英语原文共 12 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
材料
材料特性分析
特征
9Cr1.5Mo1CoB（FB2）钢回火时的元素再分配及沉淀反应
张永强、顾建峰、利汗
上海交通大学材料改造与建模研究所，上海，200240，中国
文章信息 《技术摘要》
关键词：
温火
利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、二次离子质谱法（Tof-SIMS）(APT)研
元素再分配降水反应
究了 9Cr1.5Mo1CoB（FB2）钢沉淀反应和元素再分布的影响，结果表明，1100°C 在 500°℃回火时，只有C 和B
原子分离形成针状（C、B），600°℃回火后，Cr、Mo、Mn 的分离有明显差异，形成 Cr Mn Mo C B 和 Mo Cr C B 簇。因此，在 600°处调和的样品中观察到（Cr、Mo）2（C、B）、富含 Cr 的 M7（C、B）3 和富含 Cr 的 M23（C、
B）6C. （Cr、Mo）2（C、B）通过将回火温度提高至 700°）和 M7（C、B）3 粒子全部由富含 Cr 的 M23（C、B） 6 取代 C. 因此，在 500°C-700°C 回火时，FB2 钢中碳化物演化总结如下：Fe3（C、B）（Cr、Mo）2（C、B）
（富含 Cr，B）M7（C、B）3-CrM23（C、B）6，（N、C）颗粒中的钼元素温度从 600°C 升高至 700°，逐渐被V、NB 取代 C. 在回火过程中，硅和钴被排斥到碳化物/基质的界面，形成硅和钴的通量，这种通量可以通过延缓铬、钼和锰从基质向碳质物的扩散来抑制碳化物的粗化。
- 产品简介
9Cr1Mo 马氏体耐热钢因其优异的蠕变强度和高温抗氧化[1]被超超临界发电机(USC)电厂的厚面构件。通常，这些部件的热处理过程包括正常化和回火。在回火过程中，元素的再分配、沉淀反应和子结构的演化最终决定了力学性能[1,2]。因此，通过在微观结构层面上理解这些方面，可以实现合金剪裁，从而改进的机械性能允许在设计结构部件时具有更大的灵活性。
据广泛报道，9Cr1Mo 钢在回火过程中碳化物的沉淀与钢的化学成分和热处理过程[2]密切相关。K.Kaneko[3]认为，只有Fe3C 或M3C 在 300°C 的300-500°C 下形成，而一些研究[4,5]表明，在300°C 回火后，在9-12Cr
钢中可以观察到M2C 和M7C3。通过将回火温度提高到 600°C-780°C，这些碳化物涉及不同序列的 M3C-M2C-Mamp;C-M23C-M7C3 M23C6-M23C6 Mamp;C[6]
或 M3C 一 M2CtM23C6 Mamp;C[7]。碳化物演化的这些分歧可能与回火过程和材料组成密切相关，因为碳化物的形成取决于其热稳定性以及回火过程中铬、钼和锰等元素的再分配行为。
对于含有钢的 B，高桥[8]通过实验提出了原子探针技术(APT)淬火过程中C 和B 与马氏体条和普奥氏体晶界(PAGB)界面的分离。然后，这些B 原子在回火[9]期间从 PAGBs 扩散到基质中。同时，据报道，B 原子在回火期间也可以进入碳化物，形成M2B[10]。对于非碳化物形成元素，如硅和 Co，许多研究表明，这两种元素都会影响回火过程中沉淀物的形态和分布[11-14]。硅通过形成抑制回化马氏体钢中的生长屏障，来抑制碳化物的沉淀[11]，这是一个公认的事实。Dong[12]和Delagnes[13]
*相应的作者。
电子邮箱地址：gujf@sjtu.edu.cn（顾）、victory_han@sjtu.edu.cn（韩）。https://doi.org/10.1016zj.matchar.2020.110778
2020 年 7 月 17 日收到；2020 年 11 月 4 日收到；2020 年 11 月 21 日接受
2020 年 11 月 25 日在线发售
1044-5803/copy;2020 爱思唯尔公司。保留所有权利。
请引用：张永强《材料特性》，https://doi.Org/10.1016/j.matchar.2020.110778
图中示。1.(a-c)Q1100 样品的 SEM、TEM 显微图和选定区域电子衍射(SAED)模式，T500、T600 和 T700 等样品的 SEM 显微图。
提出硅也会影响 MX、M7C3 和 M23C6 的形成。长期以来，人们一直知道， 添加钴通过减缓颗粒粗化[14,15]来增加钢中回火软化的阻力。此外，将影响降水动力学的碳化物形成元素（Mo、Nb、V）加入 9Cr 钢，对二次硬化峰[16]产生显著影响。上述结果表明，在回火过程中，降水和元素再分布是不可分割的。
然而，对不同温度下 9Cr1.5Mo1CoB 钢回火过程中碳化物/马氏体界面的元素划分尚未进行详细的研究。本研究利用 SEM、TEM、Tof-SIMS 和APT 研究了 9Cr 钢的元素再分布和降水反应。本研究的目的是阐明回火温度对元素再分布和沉淀反应的影响。这项研究可能有助于更好地理解在回火过程中的微观结构的演变。
- 材料和实验程序
FB2 钢 的 化 学 成 分 为Fe0.14C9.06Cr1.15Co1.51Mo0.42Mn0.21V0.053Nb0.06Si0.17Ni0.008B0.
06N（wt%）。处于钢化状态的FB2 钢锻件由电线电火花切割机切割成立方体（100x100x15mm）。所有这些立方体在 1100°C 下均质化 10 小时，然后通过水冷却到室温（称为 Q1100）。随后，在 500°C、600°C 和 700°C 下进行回火处理 2 小时，并在水中冷却至室温（分别命名为 T500、T600 和T700）。
对扫描电镜观察的标本进行了金属相学研究
图中示。2.T500 样品中的 M3C 碳化物：(a)亮场(BF)图像、(b)暗场(DF)图像和能谱(EDS)、(c)SAED 模式。
(d3
(220).
-
- (020)
兆瓦
B=[001]
图中示。3.T600 条件下 FB2 钢中沉淀物的 BF 图像、BF 图像、SAED 图案、EDS：(a)M7C3、(b)M2C、(c)MX 和(d)M23C6。
在 5gFeC*、19ml 盐酸和 100ml 去离子水溶液中蚀刻 5s。采用双喷射电抛光法在乙醇中 7%高氯酸溶液和 35V-25°C 温度下制备 TEM 箔。随后，在JEM2100F 的工作电压为 200kV 的仪器上进行了 TEM 观测。
(a2)
光斑
009HUJ0-
利用原子探针技术(APT)和二次离子质谱法（Tof-SIMS）进一步检测了钢化样品的元素分布。对于 APT 观察，采用标准双层和微抛光方法[17]
进行电抛光。随后，使用操作的样品温度为 60K 的 LEAP3000XHR 仪器进行APT 分析，a
(a3
图中示。4.T700 条件下 FB2 钢沉淀物的亮场图像(BF)、暗场图像(DF)、选择性电子衍射(SAED)和能谱(EDS)。（a1-a3）MX 粒子，（b1-b3）M23C6 粒子。
脉冲重复率为 200kHz，脉冲分数为 20%[17]。利用 IVAS3.6.2 软件重建所获得的数据，以分析元素的分布。利用 ToFSIMS5-100 进行了SIMS 实验来检测元素分布。
(01 抑 2M
(211)
(W *l(l”)w“
bull; lsquo;rsquo;Ml .
8 = [011]
-
实验结果
- SEM和TEM显微镜
图中示。1 显示了 Q1100、T500、T600 和 T700 样品的SEM 和 TEM 观测结果。从图中可以看出。1a-c，Q1100 样品中未见沉淀，表明水冷却可以抑制FB2 钢的自回火。在 500°C 下回火后，在 T500 条件下观察到自旋状沉淀物。1d)。在 T600 条件下，观察到两种粒子（杆状箭头和球状碳化物），如图所示。1e.随着回火温度的增加到 700 °沿着马氏体板条界面装饰着大的球状沉淀物。1f)。
-
- T500-T700样品中沉淀物的TEM观察
图中示。2 显示了 500°C 后处理样品的TEM 显微图。根据 SAED 模式和EDS 光谱[18]，在 T500 条件中观察到的自旋沉淀被确定为富铁的 M3C，其晶格常数(=5.091nm，b=6.743nm，c=4.526nm)。
以T600 为例，根据 TEM 的观察结果，确定了四种不同形态的沉淀物（棒状、梭状、细球状和大球状颗粒），如图所示。3 个广告。在岩层中观察到与 T500 条件下的 M3C 形态相似的棒状粒子。3a)。BF 图像、DF 图像、
SAED 图案和 EDS 分析表明，这些粒子是富含 Cr 的 M7C3，具有正交系统(=0.701nm，b=1.215nm，c=0.4532nm)[19]。平均大小为 50nm 的穿梭形状的粒子被认为是具有六角形结构的 M2C，而晶格参数的估计对应于图中的SAED。3b2 分别为=0.4805nm 和c=0.4476nm[20]。此外，EDS 分析显示了Mo 和Cr 的信号特征，这表明梭状粒子为(Cr、Mo)2C。
另一种分布在马氏体岩条内的平均尺寸为 22nm 的细球形硬质物，如图所示。3c1-3c3.SAED 图案和 DF 图像表明，这些细颗粒是具有面心的 MX 立方结构(=1.065nm)。根据 SAED 和 EDS 分析，大球形粒子具有中心立方结构(=1.065nm)，含有 Cr、Mo、Fe 和Mn 锰，如图所示。3d1-3d3.因此， 从这些结果中可以确定，这些大粒子是富含铬的 M23C6[16,21]。
. 在 T700 条件下，观察到大颗粒和细颗粒，如图所示。4、附图。4a 给出了显示矩阵中细粒子分布的 BF 和 DF 显微图。这些细粒子由 EDX 和SAED 分析确定为富含 V 的MX，具有面中心立方结构(=0.4139nm)[17]。大颗粒具有中心立方结构（=1.068nm），富含铬M23C6 碳化物[20]，如图所示。4b.
-
-
回火时二硼钢的元素再分配
- T500的元素分布
-
回火时二硼钢的元素再分配
图中示。5a-e 显示了。500 条件下 1.8 的 0.6 原子的等浓度面(ICS)， 以及 T500 条件下 Cr、Mo 和 Mn 的原子分布。可以看到，c 星团随机分布在整个矩阵中。5e)，这被归因于 C 原子的位错、马氏体板条边界或原始奥氏体边界，形成科特雷尔大气或碳化物[21]。虽然没有将铬、锰、Co 和 Mo 划分为富集c 的区域
材料特性化xxx(xxxx)xxx
Y.Zhang等人。
图中示。5.T500 样品的 APT 分析：（a-c）原子图显示 Cr、Mn 和 Mo 的合金原子分布，（d-e）0.6a.%B 和 1.8，（f-g）C 和 B 的最近邻分布(NND)曲线，(h)图中
显示的增大体积。5e 和拦截的缸，(i)图中沿缸轴元素浓度的变化。5h.
200-1-----------
C 原子
-------计数
（图中示。5a-c)。图 5f-g 进一步显示了 C 和的最近邻分布(NND)曲线B.
显然，实验结果与C 和C 的理论分布并不相同 B. 这些结果强烈地表明， 在 500°C 的回火过程中可以发生C 和 B 的分离，而 Cr、Mo 和 Mn 在基质中均匀分布。
此外，从 B 和C 的ICS 中可以看出，这两种元素的分布都是相同的(图。5d-e)。高桥[8]认为，在通过非平衡晶界分离淬火时，B 原子只在原始奥氏体边界处分离。然后，在回火[9]期间，B 原子将再次扩散到基质中。在这个实验中，虽然我们不能确定淬火后 B 原子的分布，但毫无疑问 B 和C 在检测体积中占据相同的空间位置。为了进一步详细探索元素的分布， 从重建的 C 原子的 ICS 中切割了一个直径为 03nmx10nm 的圆柱体(图。5e-h)。其沿箭头方向的元素浓度变
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[606254]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
