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碳含量对0Cr25Ni35AlTi合金组织、力学性能和耐晶间腐蚀

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0Cr25Ni35AlTi合金是在Incoloy800合金的基础上进行优化改进的合金,主要是调整合金的元素含量,使合金具有更加良好的抗晶间腐蚀与抗应力腐蚀性能,可应用于核电蒸汽发生器传热管等领域。由于…

0Cr25Ni35AlTi合金是在Incoloy800合金的基础上进行优化改进的合金,主要是调整合金的元素含量,使合金具有更加良好的抗晶间腐蚀与抗应力腐蚀性能,可应用于核电蒸汽发生器传热管等领域。由于合金的晶粒度、组织中碳化物的数量决定合金的基本性能,而这些因素都与合金中碳含量相关,因此控制合金中碳含量对其使用性能会产生重要的影响。为此,研究了碳含量的变化对合金组织及性能的影响,为优化合金的成分,合金的热处理工艺及管材的应用提供指导。试验材料采用真空感应精炼成20kg的铸锭,经过锻造、轧制成为宽125mm、厚1.5mm板材,板材在氢保护气氛下进行1000℃×5min不完全固溶处理后水冷。主要化学成分(质量分数,%)见表1。表1试验用0Cr25Ni35AlTi合金的化学成分(质量分数,%)

编号CSiMnCrNiAlTiFe

10.0170.571.0825.5135.350.440.48余量

20.0230.551.0825.4235.530.370.47余量

30.0290.551.0825.3635.470.440.48余量

40.0380.571.0925.4335.400.430.49余量

采用Lei-caMEF-4M型光学显微镜和S-4300冷场发射扫描电镜观察分析合金的显微组织。按照GB/T6394-2002测定晶粒度。采用CMT-4105型万能试验机测试合金室温拉伸性能。通过5%HCl+5%甘油+1%柠檬酸甲醇溶液对试样进行电解萃取,收集电解残渣,借助帕纳科χ射线衍射仪对电解残渣进行常规结构分析,电解残渣经过滤、洗涤后,采用分光光度法测定各种合金元素,对析出相、化学成分进行定量分析。用电化学再活化法测定该合金的晶间腐蚀敏感性。试验结果表明:(1)随着碳含量的增加,0Cr25Ni35AlTi析出物数量逐渐增加。析出物类型主要为M23C6富铬碳化物,当碳含量接近或者大于0.03%时,析出物数量明显增加,呈现条带状和网状分布。(2)对不同碳含量的0Cr25Ni35AlTi合金来说,随着碳含量增加,平均晶粒度尺寸减小,M23C6析出量增加,合金的强度增加,伸长率呈现减小的趋势。(3)0Cr25Ni35AlTi合金经敏化处理后,随着碳含量增加,M23C6富铬碳化物析出增加,导致局部铬的贫化,合金的耐晶间腐蚀性能降低。碳含量应该控制在0.025%以下,可以保证强度保持在300MPa以上,同时合金仍具有良好的耐晶间腐蚀性能。

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