δ铁素体固溶机制及形变诱导δ铁素体固溶行为

Delta ferrites are typical harmful precipitates in martensitic heat-resistant steels. The delta ferrites in martensitic heat-resistant steels always have a low dissolution rate. Up to now, there is no effective measures to realize fast dissolution of delta ferrites. In this project, the dissolution behavior of delta ferrites in martensitic heat-resistant steels will be deeply studied. Firstly the phenomenon that delta ferrites always become very stable with the dissolution time and the influence of alloy elements on the dissolution rate of delta ferrites will be deeply studied to research the low-rate dissolution mechanism of delta ferrites. Furthermore, the deformation induced dissolution behavior of delta ferrites will be studied to provide theoretical foundation for fast dissolution technology of delta ferrites. The project aims to lay a foundation for deformation induced dissolution behavior of non-equilibrium phase. The project will be helpful to realize the fast dissolution of delta ferrites and other indissolvable non-equilibrium phases in other alloys.

δ铁素体是马氏体型耐热钢中最为常见的有害析出相之一，其固溶速率低，如何实现δ铁素体的快速固溶一直是马氏体型耐热钢领域尚未解决的难题。本项目拟对马氏体型耐热钢中δ铁素体的固溶行为进行系统深入研究，尤其是对δ铁素体随固溶时间延长进入“稳定状态”的机制以及合金元素对δ铁素体固溶速率的影响进行深入研究，揭示马氏体型耐热钢中δ铁素体固溶速率低的机制，同时对形变诱导δ铁素体固溶行为进行深入研究，揭示形变促进δ铁素体固溶的机理，为δ铁素体快速固溶技术的突破提供理论依据。本项目旨在为“形变诱导非平衡相固溶理论”的建立奠定基础，一方面有助于实现δ铁素体的快速固溶，同时对其他合金中难溶非平衡相快速固溶技术的研究也具有重要借鉴意义。

δ铁素体是马氏体型耐热钢中最为常见的有害析出相之一，其固溶速率低，如何实现δ铁素体的快速固溶一直是马氏体型耐热钢领域尚未解决的难题。本项目围绕δ铁素体固溶行为，主要进行了固溶过程中δ铁素体形态和成分演变规律、合金元素对δ铁素体固溶速率的影响、M152钢中δ铁素体随固溶时间延长进入“稳定状态”的机制、循环热处理对δ铁素体固溶行为的影响及作用机理、形变对δ铁素体固溶行为的影响及作用机理五个方面的实验研究，并得到以下主要结论：①随固溶进行，δ铁素体形态由不规则多边形态向球状转变，分布位置由奥氏体晶界向晶内转移，而δ铁素体中合金元素含量随固溶时间延长变化不大；②合金元素是影响δ铁素体固溶速率的关键因素，对于M152钢，Ni、Mo显著降低δ铁素体固溶速率，一方面合金元素本身的扩散速率抑制了δ铁素体的固溶，另一方面是合金元素的加入导致铸态组织中偏析加重，更易形成大尺寸δ铁素体，从而降低了δ铁素体固溶速率；③M152钢长时间固溶后δ铁素体进入“稳定状态”的主要原因是铸态组织中存在大尺寸δ铁素体，这些大尺寸δ铁素体长时间固溶后由奥氏体晶界进入晶内，形态演变为球状，比表面积缩小，从而导致固溶速率急剧下降，进入“稳定状态”；④循环热处理能够显著提升δ铁素体固溶速率，主要作用机理是循环热处理使奥氏体晶粒始终处于较为细小的状态，δ铁素体始终处于奥氏体晶界处且保持多边形态，比表面积较大，从而保持较高的固溶速率；⑤形变能够显著促进δ铁素体固溶，主要作用机理是形变一方面使奥氏体基体和δ铁素体发生再结晶，增加了晶界数量，提高了元素扩散速率，另一方面是改变了δ铁素体形态，增加了δ铁素体比表面积，从而促进了δ铁素体的固溶。基于上述研究，提出通过循环热处理和高温变形促进δ铁素体固溶的新技术，显著提高了δ铁素体固溶固溶速率，解决了马氏体型耐热钢中δ铁素体难以固溶消除的传统难题，对其他合金的均匀化处理也具有重要借鉴意义。