时效处理对氧化铝成型奥氏体不锈钢Fe-20Cr-30Ni-2Nb-5Al在微观结构和力学行为方面的影响自己翻译的

时效处理对氧化铝成型奥氏体不锈钢Fe-20Cr-30Ni-2Nb-5Al在微观结构和力学行为方面的影响

时效处理对氧化铝成型奥氏体不锈钢,Fe-20Cr-30Ni-2Nb-5Al(%)在微观结构和力学行为方面的影响已经被研究过。在1250℃温度下热处理24小时，合金已经被完全固溶化。在800℃ 下热处理1325 h时效处理后，B2的沉淀物和拉夫斯相也被研究过。而在24 h后，模型的莱夫斯相沉淀的直径为205纳米,他们显示了时效处理1325 h后直径将仅仅增加50 nm。相比之下,基体的B2沉淀增长速度:它首先要观察时效处理24小时后平均直径为194nm，随着时效处理的时间从240h增加到1325h，它们的大小从330nm增加到734nm，增加了近一倍多。在晶界的莱夫斯相和B2沉淀增长速度很快并且大于基体的沉淀增长速度。随着莱夫斯相最初制造了大量的沉淀中，在2.4 h(莱夫斯相192nm,NiAl 192海里)内，晶界覆盖率为56%,但在2.4 h莱夫斯相和B2在晶界沉淀交替, 在1325 h后，总覆盖率达到93%。在合金中，沉淀物的体积分数的增加是伴随着在800℃时效处理1325小时后再经过固溶处理，屈服强度会从205 MPa 上升到固溶处理后的383 MPa。在时效处理1325 h后,即使有大量的金属间化合物晶界覆盖,合金仍然显示出室温下19%的伸长率。

1 简介

传统上能源应用所需的材料变成了那些最大化效率和降低成本的材料。氧化铝成型奥氏体不锈钢(AFA)显示在能源生产和化学加工环境中减少对昂贵的镍基合金的依赖的希望。AFA用氧化铝代替氧化铬作为高耐蚀性的防护的氧化皮；;氧化铝在高温下比氧化铬提供更好的保护。AFA不锈钢早在70年代已经开始发展[4]和最近在橡树岭国家实验室(ORNL)，AFA的一个新的家庭成立

新等级的AFA不锈钢有奥氏体基体,相比于b.c.c.基体，它提供了更好的高温蠕变强度,并且MC或γ0-Ni3Al沉淀提供蠕变强化。AFA不锈钢,存在多种成分,取得了可喜的成果,但进一步的研究是需要找到最优组合的合金元素,在商业化方面以合理的成本提供最有效的蠕变强化。即使在特定的AFA等级，沉淀阶段蠕变强度的影响是复杂的,在相对较小的合金元素和阶段的变化中可以获得各种各样的蠕变强度。

莱夫斯相沉淀是加强AFA不锈钢的潜在因素。AB 2型莱夫斯相通常有三种形式:六角MgZn 2(C14)、立方MgCu 2(C15)或六角MgNi 2(C36)[11]。即使莱夫斯相已被证明是在一些铁素体钢有害的,会减少他们的韧性、强度和晶界沉淀,一些研究表明AFA不锈钢和合金在潜在加强方面有相似的组成成分。在AFA不锈钢中使用C14 Fe2Nb作为强化是有利的,因为它有高达1641 ℃的熔化温度,存在于与面心立方的γ铁相平衡的的高于955 ℃温度,并表明在高温下长期稳定。一些先前的研究指明了莱夫斯相粒子强化AFA-type合金,但只有低或中度改善蠕变阻力。铌含量从1%增加到2%时, 在750℃和100 MPa下，AFA钢可以轻微改善蠕变阻力。但相比增加碳含量的影响进步很小。有一些位错被粗500 nm大小的Fe2 Nb沉淀和10 nm大小MC碳化物沉淀阻塞,但不清楚沉淀的结合是否比仅靠MC碳化物强化好[16]。

在目前的工作,热处理对氧化铝成型奥氏体不锈钢,Fe-20Cr-30Ni-2Nb-5Al(%)在微观结构和力学行为方面的影响进行了研究。我们表明,尽管晶界的金属间化合物的覆盖率比较大,令人惊讶的是,这种材料仍然能显示良好的延展性和强度。

2 实验性的

长15.24厘米,直径15.24厘米的钢锭Fe-20Cr-30Ni-2Nb-5Al(%)电弧熔化下降铸造成铜坩埚,由国立橡树岭实验室的Easo P. George教授提出。在氩中1250℃下24 h并且水淬后铸态合金被均匀化了。这种均化热处理产生一个单相材料[19]。样本随后在空气中800℃下时效处理2.4 h,24小时,240小时、480 h和1325 h 。

一个发射误差指示器XL-30场发射枪(FEG)扫描电子显微镜(SEM)在15千伏和配备能量色散谱(EDS)用于微观结构分析。SEM分析样本准备使用水磨砂纸先后细粗磨粉进行抛光,一直