铝对奥氏体耐热钢的微观组织和力学性能的影响
Al元素对310S耐热钢组织和力学性能的影响研究.
36材料工程/2009年增刊1Al元素对310S耐热钢组织和力学性能的影响研究EffectofAluminumonMicrostructureandMechanicalPropertiesof310SSteel喇培清,刘闪光(兰州理工大学有色金属新材料国家重点室,兰州730050)LAPei qing,LIUShan guang(StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)摘要:通过WS 4非自耗真空电弧炉熔炼制备了加Al2%~10%(质量分数)的耐热钢310S(Cr25Ni20),用光学金相显微镜观察了金相组织,用EPMA 1600电子探针分析了组织中各元素的分布,结合D8ADVANCE型X射线衍射确定了合金中的相组成,并进行了室温压缩和硬度力学性能试验。
结果表明,随着铝含量增加,碳化物由连续条状转变为质点状;Al元素固溶于基体中,基体相为相;当Al含量大于6%时,基体相为相,合金脆性大幅提高,合金由塑性材料转变为脆性材料。
关键词:310S耐热钢;Al元素;显微组织;力学性能中图分类号:TG142 73 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2009)Suppl1 0036 05 Abstract:310Sbasedsteelswith2% 10%AlwerepreparedbytheWS 4non consumptionofvacuumarcfurnace Themicrostructureofthealloyswasinvestigatedbyopticalmicroscope Distributionofelementsinthesteelswasanalyzedbyelectronprobemicroanalyzer(EPMA 1600) PhasesofthesteelswereexaminedbyX raydiffraction Andthecompressionandhardnessofthesteelsatroomtemperatureweretested Theresultsshowedthatphaseofthesteelstransformedfrom Feto TheinterconnectedchromiumcarbidetransformedtoisolatedplateswithAlcontentincreasin g TheAlel ementdissolvedinthematrixphasesWhentheAlcontentwasmorethan6%,andthealloystran foredplasticmaterialstobrittlematerialsKeywords:310S;aluminumelement;microstructure;mechanicalproperties 耐热不锈钢310S(0Cr25Ni20)是高铬镍奥氏体不锈钢,在氧化介质中具有优良的耐蚀性,同时具有良好的高温力学性能,因此它既可以用于耐蚀部件又可以用于高温部件[1]。
各种合金元素对钢性能的影响
Ni
Si
（2）Si的不良影响 ①促使石墨化，促进脱碳（它是阻止碳化物形成的一种 元素），含Si钢一般不作渗碳。 ②促进回火脆性的发展，使塑性降低。 Si对冲击韧性和韧性的温度储量的影响不是等值的。 当Si=1～1.5%时作用尚良好。Si=2.5～3%时则影响不 良，含Si=2～2.5%，则难以锻造。 当Si≤2.3%时,矽铬钢对回火脆性的敏感性还很低,但对当 Si=2.5～3.5%时，对回火脆性和敏感性就高。用这种钢 必须采取韧性处理（回火后在水中浸渍，锻时用少韧处 理），而当Si＞3.5％时，甚至持用韧性处理也已不能 消除矽铬钢的脆性。（不过，Mo的加入可使其脆性稍 许改善），SI=4%时，室温下即可能脆裂。
Al
③可改善钢的抗氧化性，考虑②和③， ④能提高钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻 铬铝合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。 Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。在Cr钢中 加Al，会粗晶易脆，所以其量一般不超过5%， 个别才有8～9%。 ⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心损失，降低磁感 强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧 化物会使磁性变坏。Al（＞0.5%）也会使硅钢 变脆。
Si
⑤硅可减小晶体的各向异性，使磁化容易，使 磁阻减小，它还可减轻钢中其他杂质对磁场磁 感的危害（使%C石墨化，脱氧，与N形成氢化 硅等）。所以可大大减少涡流损失。由于硅的 脆性，目前高硅钢片硅含量规定为低于4.5%， 最多只为4.8%，正在研究提高至6.5%。 ⑥硅可显著地减慢回火马氏体在低温（200℃） 时的分解速度。（在较高温度即400～500℃则 作用并不显著）Si是铁素体形成元素，多加Si会 使A-α转化。
Ni
高温合金的微观组织与力学性能研究
高温合金的微观组织与力学性能研究高温合金是指在高温、腐蚀和磨损等恶劣环境下仍能保持较好机械性能和耐腐蚀性能的高强度合金材料。
它广泛应用于航空、航天、能源等领域。
高温合金的微观组织和力学性能之间的关系一直是材料科学研究的重要内容之一。
微观组织是指材料在显微尺度下的结构形态及其组成物质的状态。
高温合金的微观组织包括物相组成、晶粒尺寸和形状、位错密度和分布等方面。
这些微观组织的变化对高温合金的力学性能和耐腐蚀性能均有重要影响。
在高温下，高温合金常常会出现晶粒长大和退火等现象，会导致晶格缺陷和位错等增加，从而影响材料的力学性能。
因此，控制高温合金的微观组织具有重要意义。
例如，采用合适的冷却速率可以控制高温合金的晶粒尺寸和分布，从而提高材料的力学性能。
同时，通过合适的热处理工艺可以控制位错密度和分布，使材料达到最佳的力学性能和耐腐蚀性能。
除了微观组织的控制外，高温合金的合金元素和添加剂的选择也对材料的力学性能和耐腐蚀性能有重要影响。
例如，钼、铬、铝等元素的添加可以提高高温合金的强度和耐腐蚀性能。
同时，合适的添加剂可以调整材料的晶体结构和相变行为，进一步提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
在研究高温合金微观组织和力学性能的过程中，采用各种材料表征技术是非常重要的。
例如，基于光学、电镜、X射线衍射等多种手段可以研究材料的晶体结构、晶格缺陷和位错分布。
同时，采用红外光谱、质谱等技术可以研究高温合金的组成成分和热化学行为。
这些材料表征技术的应用可以为高温合金微观组织与力学性能的研究提供详细的数据支持。
总之，在材料科学研究中，高温合金的微观组织与力学性能的研究是非常重要的。
通过控制微观组织和选择合适的合金元素和添加剂，可以调整高温合金的力学性能和耐腐蚀性能，提高材料的应用范围和性能。
同时，采用各种材料表征技术可以为高温合金的微观组织与力学性能的研究提供强有力的技术支持。
《2024年12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》范文
《12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，耐热钢在高温环境下的应用变得越来越广泛。
12%Cr耐热钢作为其中一种重要材料，因其优良的高温力学性能和耐腐蚀性在许多领域中有着广泛的应用前景。
然而，对于其微观组织与力学性能的深入研究仍具有重要意义。
本文旨在通过实验研究和理论分析，深入探讨12%Cr耐热钢的微观组织与力学性能，为该材料的应用提供理论依据和实验支持。
二、实验材料与方法本研究所用的实验材料为12%Cr耐热钢。
在实验过程中，我们首先采用金相显微镜、透射电子显微镜等手段观察其微观组织结构，并运用X射线衍射仪分析其相组成。
在此基础上，通过拉伸试验、硬度测试等手段研究其力学性能。
三、微观组织研究（一）相组成通过X射线衍射仪的分析，我们发现12%Cr耐热钢主要由奥氏体相、铁素体相及少量的其他析出相组成。
其中，奥氏体相为主要的结构组成，对材料的力学性能具有重要影响。
（二）微观结构金相显微镜和透射电子显微镜的观察结果显示，12%Cr耐热钢的微观结构具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。
此外，我们还观察到了一些细小的析出物，这些析出物对材料的力学性能具有重要影响。
四、力学性能研究（一）拉伸性能拉伸试验结果表明，12%Cr耐热钢具有较高的抗拉强度和良好的塑性。
在高温环境下，其拉伸性能仍能保持较好的稳定性。
这主要得益于其优良的微观组织结构和相组成。
（二）硬度性能硬度测试结果表明，12%Cr耐热钢的硬度较高，且在不同温度下的硬度变化较小。
这表明该材料在高温环境下仍能保持较好的硬度性能。
五、结果与讨论（一）结果概述通过实验研究，我们得出以下结论：12%Cr耐热钢的微观组织主要由奥氏体相、铁素体相及其他析出相组成，具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。
在力学性能方面，该材料具有较高的抗拉强度、良好塑性及较高的硬度。
特别是在高温环境下，其力学性能仍能保持较好的稳定性。
（二）讨论与分析1. 微观组织对力学性能的影响：12%Cr耐热钢的优良力学性能主要得益于其良好的微观组织结构。
合金元素对钢性能的影响
合金元素
硅 （Si）
锰 （Mn）
镍 （Ni）
铬(Cr)
钼(Mo)
铝 （Al）
铜 （Cu）
对钢性能的影响 是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂。所以钢中常含有0.20%～0.30％的硅。如果钢中硅含量超过0.50％～0.60％ 时，硅就算作特殊的合金元素，这种钢就称为“硅钢” 硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，故可广泛用于制造重负的弹 簧钢。在凋质结构钢中，硅不仅能增加钢的淬透性，还增加钢淬火后的抗回火性。因此，常被用作调质结构钢的合金元素，并可用于制造 承受重负荷的较大截面零件的无镍铬、高强度、高韧性的高级调质钢。硅和其他合金元素如钼、钨、铬等结合，有提高钢抗腐蚀和抗高温 氧化的作用，可用于制造无镍低铬的不锈耐热钢。含硅1.0％～4.5％低碳和超低碳钢，具有极高的导磁率，可做电气制造业中的硅钢片。 在热处理时硅易于促使石墨化、产生脱碳现象，故在弹簧中，常加入钨、钒、铬等元素来加以防止。也用于制造耐磨的石墨钢或模具钢。 但钢中含硅量较高时，在焊接时喷溅较严重，有损焊缝质量，并易导至冷脆，会增加镀锌时锌对铁的破坏作用 是良好的脱氧剂和脱硫剂。因此，钢中含0.30％～0.50％的锰是经常的。在碳素钢中加入0.7％～1.8％或以上的锰时，就算是特殊钢“锰 钢”了。这种含锰量较高的碳素钢的力学性能，要比一般含锰量的好得多，不但有足够的韧性(在适当的热处理条件之下)，且有较高的强 度和硬度，能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。故在低合金结构钢中，含锰钢种发展十分迅速。利用锰和硫化合所生成的硫化锰 (MnS)夹杂，有使切屑易于碎断的作用。所以在钢中可加适量的锰和硫来生产易切削钢。此外，锰在合金结构钢、弹簧钢、轴承钢，工具 钢、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢中，也获得广泛的应用。但锰能使钢的抗腐蚀能减弱，对钢的焊接性能也有不利的影响 能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是韧性，还可以提高钢的淬透性。镍钢的抗锈性也很强，具有较高的对酸、碱和海水的耐腐蚀能 力，但在高温高压下对氧介质的抗腐蚀能力无明显效果，反会造成脱碳促使钢腐蚀破裂 。 一般国产低合金结构钢中不加入镍。镍在高 含量时，可显著改变钢和合金的一些物理性能。但镍是一种重要的战略物资，在全世界范围内比较稀缺，所以作为钢的一种合金元素，应 该只在不能用其他元素来获得所需的性能时，才考虑使用镍。譬如需要在高强度时具有高韧性的重要用途的结构钢，在低温工作条件下具 有高韧性的钢，高合金铬镍奥氏体不锈耐热钢，以及要求具有特殊物理性能的钢等 加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力。并能提高钢的强度和耐磨性。由于铬加入钢中能改善钢的力学性能及物理和 化学性能，因此在各种用途的合金钢中，普遍含有不同数量的铬。由于目前我国铬资源较少，故因尽量节约使用，特别是在大量生产的结 构钢中，应当少用或不用铬 是一种贵重的合金元素，在我国是富产，但在整个世界范围内的储量却并不丰富。钼在钢中的作用，可归纳为提高淬透性和热强性，防止 回火脆性，提高剩磁和矫顽力，提高在某些介质中(如硫化氢、氨、一氧化碳、水等介质)的抗蚀性与防止点蚀倾向等。故在结构钢、弹簧 钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢(也称热强钢)、磁钢等一系列的钢种中，得到广泛的应用。铬钼钢在很多情况下，可以代替较 贵重的铬镍钢来制造各种重要的机件，由于钼增加钢的热强性，所以钼含量较高时，也会增加热加工的困难 是炼钢时的脱氧定氮剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，铝对氮有极大的亲和力，含铝的钢渗氮后，在钢种表面牢固地形 成一层薄而硬的弥散分布的氮化铝层，从而提高其硬度和疲劳强度，并改善其耐磨性。铝还具有耐腐蚀性和抗氧化性，可作为不锈耐酸钢 的主要合金元素。在钢的表面镀铝或渗铝，可提高其抗氧化性。 铝和铬、硅复合应用，可以显著提高钢的高温不起皮性和耐高温腐蚀能 力。铝还适用于作电热合金材料和磁性材料。但是，铝会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能 在钢中加入0.20％～0.50％的铜，特别是和磷配合使用时，可以使低合金结构钢和钢轨钢获得优良的抗大气腐蚀性能，并且也有利于提高 钢的强度、耐磨性和屈强比，而对钢的焊接性并没有不良的影响，是目前建造桥梁、船舶、汽车、机车车辆、化工石油设备及高压容器等 的主要钢类。在奥氏体不锈钢中加入2％～3％的钢，可以提高其在酸性介质中的抗蚀性。但铜是稀缺金属之一，也是战略物资，因此一般 不应在炼制中有意地加入。不过由于钢中含铜无法从冶炼过程中去除，而我国又有丰富的含铜铁矿，所以可以利用含铜铁矿来发展含铜钢
各种合金元素对不锈钢组织结构和性能的影响
各种合金元素对不锈钢组织结构和性能的影响注：□——强作用；○——中等作用；△——弱作用。
各种合金元素对不锈钢组织和性能的影响1.铬、硅、铝为形成铁素体的元素，是不锈钢获得耐腐蚀性能的主要合金元素。
在碳钢的基础上加入足够量的铬（w Cr≥12%），既可使钢在氧化性介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物（FeCr）2O3的钝化膜，又能提高钢在电介质中的电极电位，从而使化学稳定性得到提高。
不锈钢中铬含量过高，易于生成σ相，从而降低了钢的韧性，故不锈钢的铬含量一般不超过30%。
在18-8型不锈钢中，当硅的质量分数从0.4%提高到2.4%时，钢在980℃时抗氧化性能提高22倍。
硅还能显著提高不锈钢的耐点蚀性能、在氯化物介质中的耐应力腐蚀性能以及耐热浓硝酸腐蚀的能力。
如果硅含量过高，会显著降低钢的加工性能。
铝能提高不锈钢的抗氧化性，铝在沉淀硬化型不锈钢中，可以提高其室温和高温的强度。
2.镍为形成奥氏体的元素。
在不锈钢中加镍，能提高钢的热力学稳定性。
镍能使合金表面钝化，扩大钢在酸中的钝化范围，但不能改善其对稀硝酸的耐蚀性。
它能提高不锈钢抗硫酸、盐酸等腐蚀介质的性能，是耐蚀钢的主要合金元素。
3.钼和铜钼是形成铁素体的元素。
在铬不锈钢中加入钼，可以提高钢在非氧化性介质中的稳定性。
它的独特之处是能抵抗氯离子产生的点腐蚀；同时也能提高奥氏体型钢的热强性，改善奥氏体钢短时塑性和持久塑性，对焊接有利。
但钼含量过多则会降低奥氏体型不锈钢的韧性。
铜能促使铬镍不锈钢产生弥散硬化组织，提高钢的热强性。
与钼配合使用，可进一步提高铬镍不锈钢在稀硫酸中的耐蚀性能。
4.锰和氮锰和氮对提高不锈钢的耐蚀性能没有直接影响，但它们都是促进和稳定奥氏体的有效元素，其中氮比锰的作用更为强烈。
当锰含量过高时，对含铬量较低的不锈钢耐蚀性不利。
氮和碳共同作用能提高奥氏体型钢的热强性，氮的强化作用在于时效过程中形成氮化物和碳化物。
5.钛和铌它们是比铬更容易与碳结合形成稳定碳化物的元素。
奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响
奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响
铬是奥氏体不锈钢中最重要的合金元素，其主要的作用是形成铬氧化膜。
铬氧化膜具有非常好的抗腐蚀性能，可以防止金属表面被腐蚀。
较低的铬含量会导致不锈钢的腐蚀性能下降，而较高的铬含量会提高钢的抗腐蚀性能。
除了铬之外，镍也是一种常见的合金元素，对不锈钢的性能有重要影响。
镍的添加可以提高钢的强度和塑性，使其具有较好的抗拉强度和延展性。
此外，镍的存在还可以降低奥氏体不锈钢的孔隙率和析出物的数量，提高钢的均匀性和稳定性。
除了对抗腐蚀性能和力学性能的影响之外，化学成分还对奥氏体不锈钢的组织性能有重要的影响。
例如，碳元素可以通过固溶强化来提高钢的硬度和强度，但过高的碳含量会降低钢的韧性。
另外，氮元素的添加可以提高钢的强度，但过高的氮含量可能导致奥氏体不锈钢的氮化物析出而损害钢的性能。
总之，奥氏体不锈钢的化学成分对其组织性能有着重要的影响。
通过合理地设计和控制合金元素的含量，可以使奥氏体不锈钢具有良好的抗腐蚀性能、力学性能和组织性能。
在实际应用中，需要根据具体的要求来选择合适的化学成分，以确保不锈钢材料能够满足其所需的性能要求。
Al元素对高碳钢奥氏体晶粒长大以及连续缓慢冷却转变的影响
Al元素对高碳钢奥氏体晶粒长大以及连续缓慢冷却转变的影响冷拉拔珠光体钢丝被广泛用于桥梁缆索用钢丝、汽车轮胎钢帘线、钢丝绳等高端金属丝材的生产,调整合金成分及完善热处理方案对其盘条及后续冷拔钢丝的组织和性能具有极其重要的作用。
同时奥氏体晶粒尺寸对产品最终性能具有重要影响,探索原奥氏体晶粒尺寸等微观组织参量有利于认识珠光体各微观组织尺寸与性能的关系,从而实现对结构件微观组织进行针对性的控制,因此其变化规律备受关注。
本文设计了一组高碳钢（Al-Free&1.5Al）,应用氧化法测定奥氏体晶粒尺寸、Thermecmaster热模拟机进行连续冷却转变试验,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、理论计算等手段,研究了Al元素对奥氏体晶粒大小的影响以及对试验用钢连续缓慢冷却转变过程及其微观组织结构的影响。
主要的研究结果如下:1、改变不同的加热温度和保温时间研究Al元素对奥氏体晶粒的影响。
结果表明:两种钢奥氏体晶粒尺寸都随着温度或者时间的升高而增大,但1.5Al钢的晶粒尺寸大小及增长速率都比Al-Free钢的要小;且当温度高于1000℃时,随着温度的升高,Al-Free钢的晶粒尺寸出现快速粗化现象,而1.5Al钢仍保持缓慢长大趋势。
说明Al元素具有细化奥氏体晶粒和抑制该高碳钢在高温阶段（高于1000℃）奥氏体晶粒粗化的作用。
2、1.5 wt.%Al的加入使该合金体系的A<sub>c1</sub>点提高了13°C,A<sub>c3</sub>点提高71°C,扩大了合金体系的α+γ两相区。
共析转变温度的提高加快了碳在奥氏体中的扩散速度,增加了珠光体相变的热力学驱动力,从而促进了珠光体相变。
3、对不同冷却速度（0.1、0.5、1.0、10℃/s）下两种钢的连续冷却转变过程及组织结构进行研究,测量其相变温度,建立连续冷却转变（CCT）曲线,实验结果发现1.5 wt.%Al元素的加入,提高了该合金体系珠光体转变的临界冷却速度及相同冷速下的珠光体转变量。
耐高温合金材料的微观组织和力学性能研究
耐高温合金材料的微观组织和力学性能研究耐高温合金材料主要由基体相和强化相组成。
基体相是一种具有良好高温强度和塑性的金属基体，常见的材料有镍基合金和钴基合金。
强化相是通过合金化元素的添加形成的，常见的强化相有γ'相和γ"相。
γ'相主要由镍铝基合金中的γ'相（Ni3Al）组成，具有良好的高温强度和抗晶界蠕变能力；γ"相主要由钴基合金中的γ"相（Co3Ti）组成，具有良好的高温强度和抗高温蠕变能力。
耐高温合金材料的微观结构与性能之间存在着密切的关系。
在高温下，材料的晶粒会发生晶粒长大、再结晶和晶界结构变化等现象，从而影响材料的力学性能。
此外，由于高温下的晶格畸变和相变行为，合金中可能会出现硬化相和析出相的形成，从而进一步增强材料的力学性能。
其中，晶粒尺寸对于合金的抗高温蠕变能力和抗疲劳性能具有重要影响。
晶粒较大时，晶界的数量较少，晶界的高温蠕变易于发生，材料的高温强度和抗疲劳性能较差；而晶粒较小时，晶界的数量较多，晶界的温度应力相对分散，材料的高温强度和抗疲劳性能较好。
因此，通过合适的热处理工艺和组织控制方法，可以实现合金材料微观组织的调控，进而提高其力学性能。
耐高温合金材料的力学性能主要包括高温强度、热蠕变性能和抗疲劳性能等。
在耐高温合金材料中，强化相起到了较大的作用。
合金中的强化相具有较高的熔点和良好的高温强度，可以有效地抵抗高温下的塑性变形和蠕变变形。
此外，合金中晶粒的细化和析出相的形成也可以进一步提高材料的高温强度和抗蠕变能力。
此外，材料的组织稳定性也对其力学性能具有重要影响。
在高温下，合金的组织会发生相变、析出等现象，导致材料性能的变化。
因此，通过对材料的成分和热处理工艺的优化，可以提高材料的组织稳定性，使其能够在高温下具有良好的力学性能。
综上所述，耐高温合金材料的微观组织和力学性能研究，是对材料的深入了解和性能优化的基础。
通过合适的合金设计和热处理工艺，可以使耐高温合金材料具备良好的高温强度、抗蠕变能力和抗疲劳性能，满足不同领域对材料高温应用的需求。
Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究
Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究摘要：本文以Fe-Cr-Ni型耐热不锈钢为研究对象，通过添加不同浓度的Al和Si元素，研究其对铁素体耐热不锈钢微观组织演变和高温氧化行为的影响。
结果显示，Al和Si元素的加入可以有效改善铁素体耐热不锈钢的抗氧化性能，减少高温氧化产物的生成并提高材料的稳定性。
此外，Al和Si元素的加入还能够改变耐热不锈钢的晶粒尺寸和组织结构，进一步优化材料的力学性能和高温稳定性。
关键词：铁素体耐热不锈钢；微观组织演变；高温氧化行为；Al元素；Si元素1. 引言铁素体耐热不锈钢是一种具有优异的高温稳定性和耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
然而，在高温和氧化环境下，铁素体耐热不锈钢容易出现氧化、腐蚀和疲劳等问题，影响其使用寿命和性能。
因此，研究铁素体耐热不锈钢在高温氧化条件下的微观组织演变和氧化行为具有重要意义。
2. 实验方法本实验采用Fe-Cr-Ni型耐热不锈钢作为基础材料，通过真空熔炼和均匀化处理制备试样。
试样分为四组：对照组、Al添加组、Si添加组和Al-Si添加组。
将试样置于高温炉中，在不同温度和气氛条件下进行氧化实验。
通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪对试样的表面形貌和成分进行分析。
3. 结果与讨论3.1 微观组织演变在对照组中，试样的微观组织主要由铁素体相组成，晶粒尺寸较大。
随着Al元素的添加，试样的晶粒尺寸明显减小，晶界具有更高的弯曲度。
Si元素的加入也使晶界变得更加清晰。
Al-Si添加组的试样晶粒尺寸最小，晶界清晰度最高。
3.2 高温氧化行为对照组试样在高温氧化条件下，表面形成了大量的氧化产物，并出现明显的氧化剥离。
Al元素的添加能够抑制氧化产物的生成，并防止氧化剥离的现象。
Si元素的加入使试样的氧化速率明显降低，并形成致密的氧化膜。
Al-Si添加组的试样表面几乎没有明显的氧化迹象。
热处理对铝合金微观组织和性能的影响
热处理对铝合金微观组织和性能的影响铝合金是具有轻量、强度高、耐腐蚀等优良特性的重要结构材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器等领域。
我们知道，材料的微观结构和性能密切相关，而其中一个重要的微观结构参数就是晶粒尺寸。
实践验证表明，通过对铝合金进行适当的热处理，可以有效地调控晶粒尺寸和分布，优化微观组织结构，从而改善铝合金的性能。
一、热处理对铝合金晶粒尺寸的影响晶粒尺寸是材料微观结构的一个关键参数，它直接影响材料的力学性能、塑性变形及断裂行为等，尤其在高温大变形下更加显著。
对于与真空度和氛围有关的铝合金，不同的热处理方式会对晶粒尺寸产生不同的影响。
通常来说，铝合金的晶粒尺寸随着热处理温度的升高而增大，热处理时间也是有一定影响的。
而得出较小晶粒尺寸的热处理方式可以根据具体的合金成分进行优化。
二、热处理对铝合金分布的影响热处理温度对铝合金晶粒尺寸的影响不同，从而影响晶粒的分布。
热处理时会造成铝合金内部晶粒尺寸分布不均，以致产生一些较差的区域。
应有目的地进行热处理，对于铝合金复合材料，考虑到不同组分之间杂质的作用，热处理应根据具体情况进行调整。
三、热处理对铝合金力学性能的影响铝合金的优良性能与其力学性能密切相关，而铝合金的力学性能普遍受到铝合金晶粒尺寸的影响。
对于粗晶粒尺寸的铝合金，在高应变率和低温下会出现脆性断裂现象，而对于细晶粒尺寸的铝合金，则呈现高韧性的特征，较高的延性和塑性变形硬度。
实践证明，对铝合金进行恰当的热处理可以通过有效调整材料的晶粒尺寸和分布优化铝合金的力学性能，以满足实际需求。
总之，热处理对铝合金微观组织和性能的影响是极其重要的。
只有了解铝合金的基本物理和化学特性，并集中分析其微观组织的成因和非均匀性，才能为制造高质量、高可靠性的铝合金构件提供有力保障。
Al元素对耐候桥梁钢微观组织及力学性能的影响
随着大型桥梁建设的兴起，桥梁钢的用量正 在不断增加，钢材的性能和成本问题越来越受到 人们的重视。目前，我国现有桥梁用钢多为低合 金高强度钢，钢材的耐蚀性较差，主要靠涂装的办
【关键词】 耐候桥梁钢 铝 微观组织 力学性能
ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｌＥｌｅｍｅｎｔｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷｅａｔｈｅｒｐｒｏｏｆＢｒｉｄｇｅＳｔｅｅｌ
ＸＵＨａｉｊｉａｎ１，２，３ ＳＨＡＸｉａｏｃｈｕｎ２ ＭＥＮＧＪｉｎｇｓｏｎｇ２ ＬＩＦａｎ２ ＷＡＮＧＷｅｎｚｈｏｎｇ２ ＷＡＮＧＺｈａｏｄｏｎｇ３ （１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＭａｒｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＡｎｓｈａｎＬｉａｏｎｉｎｇ １１４０２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＡｎｓｈａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１４０２１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ）
４６
上 海 金 属
第 ４１卷
候桥梁钢，越来越受到桥梁设计者的青眯。但耐 候桥梁钢由于含有贵重合金元素，一次性投资较 高，在应用上受到一定限制 。 ［２３］ 因此，如何在不 降低耐候钢性能的情况下降低其贵重元素的含 量，已成为桥梁用钢研究者的主要工作之一。
在大气环境中，铝能快速被氧化并在其表面 形成一层致密的氧化膜来抑制大气腐蚀，所以通 常将铝喷涂在钢的表面以增强其耐候性［４］。在冶 炼过程中，铝主要被用作脱氧剂，但是如果铝含量 过高，常会产生夹杂物增多、堵塞等一系列问题。 但因铝在提高钢材耐候性、降低成本方面蕴藏着 巨大的潜力，用铝来改善钢材耐候性的研究早已 开始［５６］。Ｅｖａｎｓ［７］研究认为，添加少量的铝会改 善低碳钢的耐候性。陈新华等［８］研究发现，在海 洋大气条件下，添加 Ａｌ的低合金钢的表面会生成 细粒尖晶石类氧化物 ＦｅＡｌ２Ｏ４，从而增强锈层对 腐蚀介 质 与 水 分 的 阻 隔。 Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ等［９］研 究 了 含 Ａｌ钢的耐海洋大气腐蚀性能，发现随着铝含量 的增加，钢的耐候性提高。李东亮等［４］研究发现， Ａｌ具有强化铁素体、抑制腐蚀产物结晶和促进具 有保护作用的细晶氧化物膜生成等优势，有利于 提高钢的耐蚀性。目前，我国在建和规划中的大 型桥梁多分布在沿海经济发达地区，但这些地区 大气中的 ＳＯ２ 含量日益升高，ＳＯ２ 和 Ｃｌ－共存的 形势已成为常态，这给桥梁的安全服役带来了很 大威胁，同时也会大幅缩短其使用寿命。目前，普 遍通过增加钢中的 Ｎｉ含量来提高其耐海洋大气 腐蚀的性能，但由于 Ｎｉ的价格高昂且受市场波动 较大，因此如何通过 Ａｌ替代部分 Ｎｉ，开发低成本 的含 Ａｌ耐海洋大气腐蚀的桥梁钢逐渐成为未来 桥梁钢研发的重点。目前，铝的添加对耐候钢的 微观组织演化及力学性能的影响机制还不清楚。 为此，本文主要研究了 Ａｌ的添加对耐湿热工业 海洋大气桥梁钢微观组织及力学性能的影响，以 期为鞍钢开发低成本、轻量化桥梁钢提供基础数 据。
铝合金的微观结构及力学性能研究
铝合金的微观结构及力学性能研究铝合金是一种高强度、轻量化材料，广泛应用于飞机、汽车、船舶、建筑等领域。
了解铝合金的微观结构及力学性能对于掌握其应用特性至关重要。
一、铝合金的微观结构铝合金由铝基体和晶粒的加入构成。
铝基体为立方晶系，具有面心立方结构，其晶面密度为2.72g/cm3。
晶粒是铝合金中的非铝元素，如铜、镁、锌等，其加入有助于提高铝合金的强度和硬度。
铝合金的晶粒大小和分布对其力学性能具有重要影响。
研究发现，晶粒尺寸越小，强度和延展性就越高。
因此，通过调节加工工艺和热处理工艺，可以控制铝合金的晶粒大小和分布，进而改善其力学性能。
二、铝合金的力学性能铝合金的力学性能与其微观结构、化学成分、加工工艺和热处理工艺密切相关。
其中，强度、延展性和硬度是常见的评估指标。
强度是指材料抵抗外力的能力，常见的评估指标有抗拉强度和屈服强度。
铝合金的强度主要由晶粒的尺寸和分布、晶界的固溶强化和位错交错等因素决定。
研究表明，控制铝合金的晶粒大小和分布、精确控制加工工艺和热处理工艺，有助于提高其强度。
延展性是指材料在拉伸或压缩过程中发生塑性变形的能力。
评估指标有断裂伸长率和收缩率。
铝合金的延展性与其晶粒尺寸、分布、氧化物的形成和位错交错等因素有关。
硬度是指材料抵抗外界压力的能力。
常见的评估指标有布氏硬度和洛氏硬度。
铝合金的硬度主要受晶界固溶强化、析出相硬化和空隙硬化等因素影响。
控制晶界的固溶和析出相的形成，可以提高铝合金的硬度。
三、影响铝合金力学性能的因素除微观结构和化学成分外，铝合金的加工工艺和热处理工艺也会影响其力学性能。
例如，变形量、变形速率、冷却速率等工艺参数对铝合金的晶粒尺寸和分布有重要影响，同时还会影响晶界的固溶和析出相的形成。
热处理工艺也可以控制铝合金的晶粒尺寸和分布、精确控制析出相的形成。
热处理工艺包括退火、淬火、时效等过程，可以改善铝合金的强度、延展性和硬度。
四、结论铝合金的微观结构和力学性能是相互关联、相互影响的。
时效处理对氧化铝成型奥氏体不锈钢在微观组织和力学性能的影响
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。
高温合金材料中的微观组织演化与力学性能对应关系探究
高温合金材料中的微观组织演化与力学性能对应关系探究高温合金材料是一类具有良好高温性能的材料，广泛应用于航空航天、能源等领域。
而这些高温合金材料的微观组织演化与力学性能之间存在着密切的对应关系。
本文将探究高温合金材料中微观组织演化与力学性能之间的关系，并分析其对材料性能的影响。
高温合金材料在高温环境下具有出色的力学性能，这得益于其复杂的微观组织和相应的演化过程。
高温合金材料通常由基体、析出相和弥散相等组成。
基体是主要的成分，而析出相和弥散相则是在高温下形成的微小颗粒或胞状结构。
这些相的形成和分布对材料的力学性能具有重要影响。
首先，我们来探讨高温合金材料的晶粒尺寸对力学性能的影响。
晶粒尺寸影响材料的成形性能、塑性变形能力和抗拉强度。
较细小的晶粒尺寸有利于材料的塑性变形和防止晶界滑移，从而提高材料的延展性和韧性。
此外，较小的晶粒尺寸还有助于防止显著的析出相形成，从而提高材料的热稳定性。
其次，高温合金材料的析出相类型和数量也对力学性能产生重要影响。
析出相的形成是高温合金材料中的一种相变过程，常常伴随着晶界滑移、位错运动和扩散等微观机制。
不同类型的析出相，如γ'相、γ''相等，具有不同的晶体结构和力学性能。
这些析出相可以增强材料的抗拉强度、硬度和耐疲劳性能。
此外，高温合金材料中还存在着弥散相。
弥散相具有细小的颗粒尺寸和高分散度，能够防止晶界滑移和析出相形成，从而提高材料的力学性能和热稳定性。
弥散相可以增加材料的强度、硬度和耐磨性。
除了微观组织中的相类型和数量，相间的位向关系也对高温合金材料的力学性能产生重要影响。
相间的位向关系决定了相界面的结晶行为和能量特征。
合理的位向关系可以减少位错和晶界的能量，提高材料的韧性和低周疲劳性能。
与此同时，恶劣的位向关系会导致显著的位错和位错堆积，降低材料的韧性和耐疲劳性能。
总的来说，高温合金材料中的微观组织演化与力学性能之间存在紧密的对应关系。
晶粒尺寸、析出相类型和数量、弥散相以及相间的位向关系等因素都对材料的力学性能产生重要影响。
合金成分设计对含铝奥氏体耐热钢组织和性能的影响
表征结果表明:成功合成了PI-b-RAPOP,热稳定性良好,主要由C、N、O组成;它是由MA与TA 和PMDA反应分别形成缩醛胺单元和酰亚胺单元,成键方式多样,共聚物纳米粒子以不同的方式相互连接形成多孔的三维空间网络结构,与RAPOP相比,其团聚大大减少,孔隙增多,比表面积和总孔体积也增加,尤其是MA/TA/PMDA（4/2/2）,达到了487.27m<sup>2</sup>·g<sup>-1</sup>和1.169 cm<sup>3</sup>·g<sup>-1</sup>。
吸附结果表明:它对MO和2,4-DCP的最佳pH值分别为3和7,最佳投加量分别为5 mg和10 mg,平衡时间分别为240 min和40 s,离子强度对它们的吸附没有影响,而HA的加入会使2,4-DCP吸附量略微降低。
吸附过程都可以用准一阶动力学模型和Langmuir模型来描述,且都为吸热、熵增、吉布斯自由能减小的自发过程;298 K下,对MO和2,4-DCP的最大吸附量最高可达636.94mg·g<sup>-1</sup>和282.49 mg·g<sup>-1</sup>。
此外,在原水中2,4-DCP吸附量稍微有所降低。
综上所述,RAPOP本身具有较好的孔结构及吸附性能,对其进行改性以后,比表面积和总孔体积明显增加,进而提升材料的吸附能力,且再生实验五次以后它们的吸附率仍高达88%以上。
吸附机理主要是孔道捕获,此外,对MO的吸附主要是靠质子化的吸附剂与MO阴离子之间强烈的静电吸引力;对2,4-DCP吸附的主要是π-π相互作用和氢键相互作用。
合金成分设计对含铝奥氏体耐热钢组织和性能的影响根据我国的能源结构,发展高参数、大容量的超(超)临界火电机组和高效的先进核能,是目前解决环境污染与能源供需之间矛盾的主要途径。
铝在钢中的作用
铝在钢中的作用一、铝对钢的显微组织及热处理的影响①铝与氧和氮有很强的亲和力，是炼钢时的脱氧定氮剂。
②铝强烈地缩小钢中的奥氏体相区。
③铝和碳的亲和力小，在钢中一般不出现铝的碳化物。
铝强烈促进碳的石墨化，加入铬、钛、钒、铌等强磁化物形成元素可抑制铝的石墨化作用。
④铝细化钢的本质晶粒，提高钢晶粒粗化的温度，但当钢中的固溶金属铝含量超过一定值时，奥氏体晶粒反而容易长大粗化。
⑤铝提高钢的马氏体的转变温度，减少淬火后的残留奥氏体含量，在这方面的作用与除钴以外的其他合金元素相反。
晶粒度分级图，铝在钢中是良好的细化晶粒元素二、铝对钢的力学性能的影响①铝减轻钢对缺口的敏感性，减少或消除钢的时效现象，特别是降低钢的韧脆转变温度，改善钢在低温下的韧性。
②铝有较大的固溶强化作用，高铝钢具有比强度较高的优点。
铁素体型的铁铝系合金，其高温强度和持久强度超过了Cr13钢，但其室温塑性和韧性低，冷变形加工困难。
③奥氏体型铁铝锰系钢的综合性能较佳。
三、铝对钢的物理、化学及工艺性能的影响①铝加入到铁铬合金中可使其电阻温度系数降低，可作电热合金材料。
电热合金丝②铝与硅在减少变压器钢的铁心损耗方面有相近的作用。
③铝含量达到一定值时，使钢的表面产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有耐蚀性，并提高对硫化氢的耐蚀性。
铝对钢在氯气及氯化物气氛中的耐蚀性不利。
④含铝的钢渗氮后表面形成氮化铝层，可提高硬度和疲劳强度，改善耐磨性。
⑤铝作为合金元素加入钢中，可显著提高钢的抗氧化性。
在钢的表面镀铝或渗铝可提高其抗氧化性和耐蚀性，可用于制造太阳能热水器等。
⑥铝对热加工性能、焊接性和切削性有不利影响。
四、铝在钢中的应用①铝在一般的钢中主要起脱氧和控制晶粒度的作用。
②铝作为主要合金元素之一，广泛应用于特殊合金中，包括渗氮钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电热合金、硬磁与软磁合金等。
来源：GNR代表处。
硅和铝元素对奥氏体_铁素体两相不锈钢组织和性能的影响
硅和铝元素对奥氏体—铁素体两相不锈钢组织和性能的影响北京航空材料研究院 黄勇玲 文摘 主要研究在18-8型单向奥氏体不锈钢的基础上,加入约4%的硅和少量的铝元素使其铁素体含量发生由0～100%范围内的种种变化〔1〕。
从而获得铁素体含量约在35%以下时,具有良好的综合机械性能。
当铁素体含量大于5%,可有效防止晶间腐蚀:大于10%时奥氏体-铁素体两相不锈钢则具有良好的焊接性能等。
主题词 铁素体含量 两相不锈钢 电感量 磁性1 引言奥氏体—铁素体两相不锈钢是在18—8型单相奥氏体不锈钢的基础上发展起来的,是介于全奥氏体不锈钢与全铁素体不锈钢之间的一类不锈钢。
由于化学成分的变动能强烈地影响着相组成。
例如在18—8型奥氏体不锈钢中,当含铬量超过20%时,钢就由单相奥氏体区域进入奥氏体—铁素体两相区域。
加入钼、钨、钒、钛、铌、硅和铝等元素也有类似的作用。
所有这些元素都被称为铁素体形成元素。
由于这些元素性质的不同,它们对形成铁素体的作用也是不同的。
其中以铝的作用最强烈,钒、钛和硅等次之。
钼、钨和铌等更次之。
本文所研究的钢中,主要是加入4%的硅和少量的铝等元素,达到使风中出现一定量的δ铁素体,同时也显著提高了钢的综合机械性能、抗氧化性及抗腐蚀性。
为使钢中加入这么高的硅后仍然具有韧性和塑性,避免形成过多的铁素体,因而又适当地提高了镍的含量,使奥氏体更为稳定,在冷加工时不易引起γ→M的转变,不致于使已经难加工的两相不锈钢的压力加工性能变得更差。
本文研究过程中按硅和铝等合金元素的变化配比,共冶炼了数十炉钢。
通过电感、磁性和磁金相等测试方法,选出铁素体含量发生由0～100%范围内的种种变化的14炉钢。
随之进行化学成分、力学性能、抗腐蚀性能和焊接性能等测定,旨在为选择优良的奥氏体—铁素体两相不锈钢的钢种系列提供可靠的实验数据。
2 实验方法211 原材料本文选出14炉试验用钢的化学成分、力学性能和δ铁素体见表1。
14炉试验用钢中除炉号233为采用3吨电弧炉冶炼外,其他各炉均由高频感应炉冶炼,钢锭重量有5kg、20kg和50kg三种。
稀有合金元素对耐热钢组织和性能的影响
稀有合金元素对耐热钢组织和性能的影响奥氏体耐热钢因其良好的抗高温氧化性以及较高的蠕变强度而被广泛应用于燃煤锅炉和乙烯裂解炉管等高温结构件中。
但随着生产需求的提高,耐热钢的工作环境愈加复杂且其服役温度也随之升高,因此改善材料的高温综合性能,尤其是抗高温氧化性受到人们更多的关注。
本文以K-52型奥氏体耐热钢为基,添加Y、Ce、Zr等微量稀有合金元素,设计了几种新型奥氏体耐热钢。
通过拉伸性能曲线以及高温拉伸断口形貌的观察与分析,探讨奥氏体钢的拉伸断裂机理。
采用单位面积氧化增重法,研究了高温氧化动力学规律。
对氧化试样的表面和截面形貌进行观察、XPS衍射分析及AFM表面粗糙度分析,探讨了在1000℃下氧化膜的结构组成,揭示了奥氏体耐热钢的抗氧化机制。
在实验钢中添加Zr元素,不仅细化晶粒也可提高实验钢的高温硬度和高温拉伸性能。
Zr可以改善断口夹杂物的大小及分布,断口韧窝数量增多,撕裂现象不明显。
实验钢的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了23.53%和6.73%。
Zr元素提高钢高温强度,同时降低了高温下实验钢伸长率对温度的敏感性。
但对于实验钢在1000℃下的抗高温氧化性,Zr的作用不明显。
在钢中添加稀土Y元素,钢中的析出相主要沿晶界分布。
Y改变了实验钢表面各氧化物比重,不但抑制了Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>向疏松的Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>转化,同时促进了实验钢表面富Mn氧化物中MnO<sub>2</sub>的形成。
加强基体与氧化层界面处黑色氧化物SiO<sub>2</sub>的“钉扎”作用,增大氧化物与基体的结合强度,抑制氧化物的脱落,明显提高了实验钢在1000℃下的抗氧化性能。
在钢中添加稀土Ce元素,钢中的夹杂物主要在晶内析出。
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铝对奥氏体耐热钢的微观组织和力学性能的影响为了减轻能源短缺和二氧化碳排放等问题带来的影响,提高能源利用率和电站锅炉蒸汽参数是其中最有效的途径。
但是,电站锅炉用钢的性能一直是制约提高电站锅炉使用参数的主要因素。
当前电站锅炉使用的传统奥氏体耐热钢主要通过高温氧化过程中在表面形成的Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>氧化膜来保证材料的高温抗氧化性能;当使用温度提高至650℃以上时,材料表面的Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>氧化膜会挥发,晶界碳化物发生聚集导致材料失效。
新型含铝奥氏体耐热钢表面形成的铬、铝复合氧化膜在高温下较为稳定,同时,晶粒内部析出纳米级的NbC强化相也会显著提高材料的高温蠕变强度,使新型含铝奥氏体耐热钢成为新一代超（超）临界火力发电机组关键部件的候选材料。
本论文新设计了三种不同Al含量的新型含铝奥氏体耐热钢,对经过固溶处理的含铝奥氏体耐热钢在620℃、650℃、700℃和750℃时效不同时间,使用OM、XRD、SEM-EDS以及EBSD等设备对其时效后的显微组织进行观察,研究含铝奥氏体耐热钢的时效析出行为以及Al含量对含铝奥氏体耐热钢结构稳定性的影响;同时,对含铝奥氏体耐热钢进行显微硬度测试、时效后常温拉伸、固溶后高温拉伸,探究时效后析出相以及使用温度对含铝奥氏体耐热钢力学性能的影响;对固溶处理后的含铝奥氏体耐热钢进行高温热压缩试验,得到不同变形条件下的应力应变曲线,结合变形组织观察,研究Al含量对流变应力与组织演变的影响,主要结论有以下几点:（1）含铝奥氏体耐热钢固溶处理后的组织由奥氏体与微量细小的NbC相组成;在750℃不同时间时效处理后,其析出相主要以δ铁素体相、σ相为主,时效开始阶段δ相首先析出于晶界,随着时效时间的延长δ相不断增多;时
效时间达9h时,晶界δ相呈网状,且晶粒内部也析出δ相;随着时效时间进一步延长,晶界δ相逐步转变为σ相,且晶粒内部δ相也不断增多。
铝含量与时效温度对含铝奥氏体耐热钢时效析出行为影响较大;铝含量越多,δ铁素体相的析出越快,相转变速度越快,析出相的数量越多。
（2）时效处理对含铝奥氏体耐热钢的强、韧性影响明显,时效时间越长,影响越明显。
时效处理后常温下进行拉伸,试样的抗拉强度明显高于固溶处理试样,而延伸率却显著降低,尤其时效时间为72h试样,这与晶界上呈网状分布的σ相相关;同时耐热钢的强度随着Al含量的增加不断提高,塑性不断降低。
材料的硬度的变化规律则与强度的变化规律一致。
高温下进行拉伸,温度较低时,晶界与晶粒内部析出相共同作用对材料起到一定的强化作用,这导致材料强度提高,塑性降低;但是随着温度的逐渐升高,高温下拉伸过程中软化机制起到主要作用,材料的强度显著降低,塑性提高。
（3）含铝奥氏体耐热钢热压缩后,变形孪晶会在压缩的过程中出现,孪晶界以及晶界会析出第二相δ-铁素体相;其中,变形量越大,析出相越多;铝含量越多,晶界上析出相越多,阻碍晶粒变形,导致不断产生变形孪晶,之后晶界析出相的析出与变形导致变形孪晶变为小晶粒,晶粒尺寸逐渐减小;不同的变形速度则会使热压缩过程中的变形机制也有所不同。