熱處理對Inconel690合金組織的影響

1、.：.；熱處置對Inconel690合金組織的影響宋云京 鄧化凌 山東電力研討院，山東濟南25002；Effect of Heat Treatment on microstructure of Inconel690SONG Yun-jing DENG Hua-lingShandong Electric Power Research Institute, Shandong Jinan 250002ABSTRACT: The effect of solid-solution and thermal treatment on microstructure, grain size and precip

2、itate behavior were studied in this paper. It was shown that the solid-solution temperature had obvious effect on the grain size in the Inconel690. The grain size increased remarkably when the solution temperature was over 1150. Cr23C6 precipitated mainly in the grain boundaries. With the increase o

3、f thermal treatment temperature and time, the amount and size of Cr23C6 increased. At the same time,The distribution of Cr23C6 changed from discrete structure to semi-continuous structure. After thermal treatment of 80048h, the size of Cr23C6 increased quickly.KEY WORD: Inconel690; heat treatment; m

4、icrostructure摘要：研討固溶和特殊熱處置TT處置對Inconel690合金組織的影響，結(jié)果闡明：固溶溫度對Inconel690晶粒度影響較大，溫度超越1150時，晶粒顯著長大，固溶處置應(yīng)在1100以下。TT處置后Cr23C6沿晶界析出，隨TT處置溫度的添加和保溫時間的延伸, Cr23C6數(shù)量增多，尺寸添加，分布的形狀由單個到半延續(xù)狀。80048h處置后，尺寸添加顯著。關(guān)鍵詞：Inconel690合金 熱處置 組織 性能1 引言Inconel690合金因具有優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕IGSCC和晶間腐蝕(IGA)等才干而被廣泛地運用于國內(nèi)外壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器換熱管資料。為提高Inconel

5、690合金的抗應(yīng)力腐蝕的才干，該資料的普通熱處置為固溶處置+特殊熱處置TT處置14。有研討3闡明，固溶溫度的高低影響資料的耐腐蝕性能，在9501150之間固溶處置時，隨著固溶溫度的提高，晶間腐蝕率增大。在較低固溶溫度處置時，由于碳的固溶度小，一部分未溶的碳化物在晶界存在，在冷卻后的新晶界，碳化物的析出量較少，晶界的鉻貧化程度較輕，而較高溫度下固溶時，未溶碳化物減少，固溶處置后貧鉻相對較重。TT處置的目的是改善晶界碳化物的分布和形貌，提高晶界貧鉻區(qū)的含鉻量1。本文主要研討不同溫度固溶處置和TT處置后Inconel690合金的組織、晶粒度及碳化物的析出情況。樣品資料采用真空感應(yīng)+電渣重熔工藝消費冶

6、煉，經(jīng)擠壓、冷拔、冷軋至19.05mm1.09mm的合金管，其主要化學(xué)成分%為：C0.02；Mn0.22；Si0.06；Cr29.51；Fe9.48；Ni60.10；Ti0.30；Al0.27；S0.002；P0.005等。 對冷軋后的Inconel690合金管進展不同溫度的固溶處置及TT處置，固溶處置分別在950、1000、1050、1100、1150；保溫時間5分鐘，水冷。TT處置工藝分別為60012h、70012h、70024h、70048h、70096h、80012h、80024h、80048h，冷卻方式為水冷。Inconel合金管的金相組織檢測采用MEF4金相顯微鏡及LEICA-Q5

7、00MC型圖像分析儀上進展，微觀相構(gòu)造用H800型透射電鏡分析,電壓為150KV。2 實驗結(jié)果與分析2.1 固溶處置對組織的影響圖1為Inconel690合金管經(jīng)四種固溶處置后的微觀組織。 圖1 不同溫度固溶后的Inconel690合金的組織Fig1 Microstructure of Inconel690 under different annealing treatments (a) 950、(b)1000、(c)1050、(d)1100、(e)1150從圖1可以看出，Inconel690合金的組織為奧氏體+少量的碳化物，晶粒內(nèi)存在大量孿晶，碳化物主要分布在晶內(nèi)。另外，在合金內(nèi)還有微量的淡

8、黃色的顆粒，顆粒多呈規(guī)那么的塊狀或多邊形，尺寸約為100150納米，透射電鏡確以為TiCN。有資料研討闡明TiN在資料中起到“釘扎效應(yīng)，提高資料的強度和耐腐蝕性。晶粒為等軸晶，在9501050之間固溶處置時，隨著固溶溫度的升高，晶粒尺寸略有長大，級別普通為58級，同時晶內(nèi)碳化物數(shù)量卻隨溫度的升高而減少。這是由于隨著固溶溫度越高，合金的分散才干越強，碳化物越容易溶入基體，故在1050以上固溶時，晶內(nèi)碳化物相對較少。當(dāng)固溶溫度提高到1100后，晶粒開場長大，1150固溶處置的晶粒度達35級。圖2 Ti(CN)的透射電鏡形貌及衍射斑點右上角Fig. 2 TEM image of Ti(CN) and

9、 selected area of diffraction pattern (in the top right corner)2.2 TT處置對組織的影響 圖3 不同溫度下TT處置后的顯微組織Fig3. Microstructure of Inconel690 under different thermal treatment (a)60012h、(b)70012h、(c)70024h、(d)70048h、(e)70096 h、(f)80012h、(g)80024h、(h)80048h從圖3可以看出，在(a) 、(b) 、(c)中晶界碳化物數(shù)量極少，同時碳化物的尺寸很小。經(jīng)70048H處置后，

10、晶界析出碳化物數(shù)量開場增多，斷斷續(xù)續(xù)分布在晶界上。隨著TT處置溫度的添加和保溫時間的延伸，碳化物的數(shù)量也添加，尺寸變粗大，分布也由斷續(xù)狀到半延續(xù)狀。資料研討闡明晶界析出的碳化物主要為M23C6。圖4 Cr23C6 的形貌及電子衍射圖右上角Fig. 4 TEM image of Cr23C6 and selected area of diffraction pattern (in the top right corner)碳化物的細(xì)微形貌可從圖4中看出，晶界處的碳化物呈長條狀，衍射斑點闡明碳化物為Cr23C6。 Cr23C6碳化物主要在晶界、位錯和缺陷處形核，形核和長大的過程中，由于碳的分散才干

11、比鉻強，所以Cr23C6主要吸收其附近的鉻而構(gòu)成，這就呵斥了Cr23C6與基體界面附近處鉻濃度下降，出現(xiàn)貧鉻區(qū)或貧鉻帶，貧鉻區(qū)的貧鉻程度與資料的含碳量、運用溫度和時間等要素相關(guān)。當(dāng)貧鉻區(qū)的含鉻量低于臨界值時，資料出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕或晶間腐蝕傾向。TT處置的主要目的是經(jīng)過高溫分散，提高鉻的分散才干，使貧鉻區(qū)得到回復(fù)，添加電極電位和抗腐蝕才干。3 結(jié)論Inconel690合金管固溶處置后組織奧氏體+少量的碳化物+微量的Ti(CN)。當(dāng)固溶溫度在9501100之間時，晶粒度變化不大，當(dāng)固溶溫度超越1150時，晶粒迅速添加。因此固溶處置溫度建議在1100以下。TT處置后Cr23C6沿晶界析出，其數(shù)量和尺寸隨

12、TT處置溫度的添加和保溫時間的延伸而添加，分布的形狀由單個到半延續(xù)狀。80048h處置后，尺寸添加顯著。參 考 文 獻1J.J.Kai, G.P.Yu, C.H.TSAI, M.N.Liu, and S.C.Yao. The effect of heat treatment on the chromium depletion, precipitate evolution, and corrosion resistance of INCONEL alloy 690. Metall.Trans.A ,1989,20A：2057-20672G.S.Was. Grain-boundary chemistry and intergranular fracture in Austenitic Nickel-base alloys-a review