典型镍、铬合金电化学再活化特征与塑韧性的相关性研究

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耐蚀合金优于普通碳钢的耐蚀性能是由于较高的Cr含量。为了保证合金的强度硬度,耐蚀合金中通常含有较多的其他合金元素,因而在热处理的过程中很容易析出各种析出相。晶界处能量较高,是析出相析出的有利位置。一方面,弥散析出的小尺寸析出相可以有效提高合金的强度硬度,但当析出相在晶界处大量析出导致聚集长大,这会导致合金塑韧性大幅降低。另一方面,由于析出相成分与基体往往存在较大差异,析出相或其邻近区域在腐蚀性介质中也易于被优先腐蚀,析出相在晶界处的大量析出会导致合金耐腐蚀性能的下降。因此,析出相可以同时对耐蚀合金的力学性能和耐腐蚀性能产生影响。本文通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等手段对Cr13超级马氏体不锈钢与堆焊625合金热处理后的析出相进行分析,确定了析出相的粗化是塑韧性降低的主要原因。然后,利用电化学再活化法(DL-EPR)对两种耐蚀合金的塑韧性与电化学再活化性能之间的相关性进行了研究,结果表明:先回火处理再调质处理会导致超级马氏体不锈钢冲击韧性显著降低;其原因是M7C3碳化物在晶内析出强化晶粒以及富Cr相M23C6沿着马氏体板条界大量析出弱化晶界;对回火后的试样进行1323K固溶处理再调质处理可以提升和恢复超级马氏体不锈钢冲击韧性;冲击韧性最低的试样,其电化学再活化参数Ra值最高;随着Ra值的升高,Cr13超级马氏体不锈钢的冲击韧性先增加后迅速减小,这表明电化学再活化参数Ra与超级马氏体不锈钢中富Cr碳化物的粗化呈正相关关系,而析出相粗化程度与冲击韧性呈负相关关系,因此电化学再活化测试可预测超级马氏体不锈钢冲击韧性的降低。在873~993K的温度范围内随着时效温度升高,堆焊625合金的延伸率先迅速减小后略微增加,在973K时延伸率最低;时效时沿着树枝晶间析出γ″相与M23C6碳化物;随时效温度的增加,析出相尺寸急剧增加,在973K时,达到最大,说明析出相在晶界处的聚集长大是延伸率降低的主要原因。电化学再活化测试结果与析出相尺寸规律一致,随着时效温度的升高,Ra值先增加后减小,在973K时达到最高。随着Ra值的升高,试样延伸率先增加后减小,这表明电化学再活化参数Ra与625合金中第二相的聚集长大呈正相关关系,析出相尺寸与延伸率呈负相关关系,因此电化学再活化测试可预测堆焊625合金延展性的降低。
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