D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.0L.009 第30卷第1期 北京科技大学学报 Vol.30 No.1 2008年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2008 标准热处理状态下高强耐蚀C一22HS合金的显微组织 和力学性能 寇立忠曾燕屏 谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要采用热力学计算、SEM与TEM观察、力学性能测试等手段研究了一种新型高强耐蚀合金C一22HS在标准热处理状 态下的显微组织及力学性能.结果表明：标准热处理状态下C一22HS合金由大小不均匀的等轴晶组成，合金中析出相主要有 聚集分布的颗粒相(Mo,C)C和弥散分布的强化相Ni2(Mo,Cr)·合金经标准热处理后不仅具有较高的强度，而且具有良好 的塑性与冲击韧性：无论是在室温还是高温，它的屈服强度都大大高于C22合金 关键词镍基合金；显微组织：力学性能：析出相 分类号TG146.1+5 Microstucture and mechanical properties of a corrosion-resistant alloy C-22HS with high strength under standard heat treatment condition KOU Lizhong.ZENG Yanping,XIE Xishan School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The microstructure and mechanical properties of a new corrosion-resistant alloy C-22HS with high strength under stan- dard heat treatment condition were studied by means of thermodynamic calculations,scanning electron microscopy (SEM),transmis- sion electron microscopy(TEM)and mechanical properties testing.The results indicate that C-22HS alloy under standard heat treat- ment condition is composed of equiaxed grains with different sizes.Major precipitations in C-22HS alloy are granular (Mo.Cr)C and dispersed distributing strengthening phase Ni2(Mo.Cr).It is shown that C-22HS alloy under standard heat treatment condition possesses not only a higher strength but also a better plasticity and impact toughness.Its yield strength is much higher than that of C-22 alloy at room temperature or high temperature. KEY WORDS nickel-based alloy:microstructure;mechanical properties:precipitation 随着石油、化工、冶金、医药、国防等工业部门的 素，降低W和Fe元素的含量，并提高Mo元素含 迅速发展，特别是宇航、核能等尖端工业对金属材料 量，发展了一种以Ni2(Mo,Cr)金属间化合物为主 耐高温、高压、强腐蚀、高辐照等更为苛刻的要求，使 要强化相的时效强化型耐蚀合金C一22HS,这种合 高性能的镍基合金有了更快的发展，Hastelloy C型 金保持了C型合金优异的耐蚀性能，耐氯化物引起 Ni-Cr-Mo合金具有较好的耐“氧化一还原”复合介 的点蚀和间隙腐蚀的性能以及屈服强度均比C一22 质腐蚀的性能，又因其耐高温，因而在耐蚀和耐热方 合金有较大幅度提高，并且时效后仍保持着优异的 面得到了广泛的应用·目前，已有许多研究者对其 延展性和耐蚀性6-].由于该新型合金的基本组 进行了研究可].但是，大部分Hastelloy C型合金 织、服役最高温度以及在使用过程中合金组织是否 只具有中等强度，不能满足某些服役环境的要求， 稳定等情况目前尚不清楚，因此本文采用热力学计 为此，美国海因斯国际公司(Haynes International 算、微观组织分析及力学性能测试等手段研究了这 Inc,)在C一22合金成分的基础上，通过去除Co元 种新型NiCr一Mo高强耐蚀合金在标准热处理状 收稿日期：2006-10-19修回日期：2006-12-17 态下的基本组织和力学性能，以便为该合金的使用 作者简介：寇立忠(1981一)男，硕士研究生：曾燕屏(1963一)，女， 提供可靠依据， 副教授，博士
标准热处理状态下高强耐蚀 C－22HS 合金的显微组织 和力学性能 寇立忠 曾燕屏 谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 摘 要 采用热力学计算、SEM 与 T EM 观察、力学性能测试等手段研究了一种新型高强耐蚀合金 C－22HS 在标准热处理状 态下的显微组织及力学性能．结果表明：标准热处理状态下 C－22HS 合金由大小不均匀的等轴晶组成合金中析出相主要有 聚集分布的颗粒相（MoCr）6C 和弥散分布的强化相 Ni2（MoCr）．合金经标准热处理后不仅具有较高的强度而且具有良好 的塑性与冲击韧性；无论是在室温还是高温它的屈服强度都大大高于 C－22合金． 关键词 镍基合金；显微组织；力学性能；析出相 分类号 TG146∙1＋5 Microstucture and mechanical properties of a corrosion-resistant alloy C－22HS with high strength under standard heat treatment condition KOU Liz hongZENG Y anpingXIE Xishan School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT T he microstructure and mechanical properties of a new corrosion-resistant alloy C－22HS with high strength under standard heat treatment condition were studied by means of thermodynamic calculationsscanning electron microscopy （SEM）transmission electron microscopy （T EM） and mechanical properties testing．T he results indicate that C－22HS alloy under standard heat treatment condition is composed of equiaxed grains with different sizes．Major precipitations in C－22HS alloy are granular （MoCr）6C and dispersed distributing strengthening phase Ni2（MoCr）．It is shown that C－22HS alloy under standard heat treatment condition possesses not only a higher strength but also a better plasticity and impact toughness．Its yield strength is much higher than that of C－22alloy at room temperature or high temperature． KEY WORDS nicke-l based alloy；microstructure；mechanical properties；precipitation 收稿日期：2006-10-19 修回日期：2006-12-17 作者简介：寇立忠（1981－）男硕士研究生；曾燕屏（1963－）女 副教授博士 随着石油、化工、冶金、医药、国防等工业部门的 迅速发展特别是宇航、核能等尖端工业对金属材料 耐高温、高压、强腐蚀、高辐照等更为苛刻的要求使 高性能的镍基合金有了更快的发展．Hastelloy C 型 Ni－Cr－Mo 合金具有较好的耐“氧化－还原”复合介 质腐蚀的性能又因其耐高温因而在耐蚀和耐热方 面得到了广泛的应用．目前已有许多研究者对其 进行了研究［1－5］．但是大部分 Hastelloy C 型合金 只具有中等强度不能满足某些服役环境的要求． 为此美国海因斯国际公司（Haynes International Inc．）在 C－22合金成分的基础上通过去除 Co 元 素降低 W 和 Fe 元素的含量并提高 Mo 元素含 量发展了一种以 Ni2（MoCr）金属间化合物为主 要强化相的时效强化型耐蚀合金 C－22HS．这种合 金保持了 C 型合金优异的耐蚀性能耐氯化物引起 的点蚀和间隙腐蚀的性能以及屈服强度均比 C－22 合金有较大幅度提高并且时效后仍保持着优异的 延展性和耐蚀性［6－7］．由于该新型合金的基本组 织、服役最高温度以及在使用过程中合金组织是否 稳定等情况目前尚不清楚因此本文采用热力学计 算、微观组织分析及力学性能测试等手段研究了这 种新型 Ni－Cr－Mo 高强耐蚀合金在标准热处理状 态下的基本组织和力学性能以便为该合金的使用 提供可靠依据． 第30卷 第1期 2008年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．1 Jan．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．01．009
第1期 寇立忠等：标准热处理状态下高强耐蚀C22HS合金的显微组织和力学性能 41. 的JE一2000FX透射电子显微镜上观察，为了全面 1 实验材料和方法 深入地了解实验合金，本文还测定了实验合金的显 实验材料由美国海因斯国际公司(Haynes In~ 微硬度、冲击韧性、室温和高温拉伸性能， ternational Inc,USA)提供，其化学成分为（质量分 数，%)：Cr,21;Mo,17;Fe,≤2；W,≤1；Si,≤0.08； 2实验结果及分析 C,≤0.01；Ni,余量，合金采用电弧炉熔炼、氩氧脱 2.1热力学计算结果 碳精炼和电渣重熔，然后轧制成直径为19mm的试 图1为利用Thermo一Calc计算软件和相应的 棒.合金的标准热处理制度为：先在1080℃固溶 Ni基数据库计算出的合金中可能的析出相种类及 1h、水淬，然后在705℃时效16h后炉冷到605℃， 其含量随温度变化的情况，图中同时给出了合金的 时效32h、空冷 初熔温度以及一些热力学平衡相的析出、溶解温度， 本文采用瑞典皇家工学院开发的热力学计算软 从图1可以看出，除基体Y外，合金中还可能析出 件Thermo Calc和Thermo一Tech公司研制的Ni基 P、,M6C和M23C6相.基体Y在大约1365℃以上 数据库计算合金中可能出现的平衡相，扫描电镜观 时为液相，固液两相共存的温度范围为1331~ 察用试样的制备方法为：将直径为l9mm的棒材线 1365℃.P相在1092℃时开始析出，随着温度的降 切割为15mm长的圆柱，分别用60、180*、320#、 低析出量逐渐增加，在835℃达到峰值，然后迅速转 600产800*、1000*金相砂纸研磨并机械抛光，然后 变为μ相，在791℃时P相全部转变成μ相.此后， 在95mL盐酸+5g草酸溶液中电解浸蚀，浸蚀电压 随着温度的降低，μ相的析出量进一步增加，其增加 为5V,透射电镜观察用试样的制备方法为：将棒材 速度与P相析出量的增加速度相同，另外，热力学 线切割成0.2mm厚的薄片，机械减薄至约50m, 计算结果还表明MsC和M23C6相也有类似的析出 然后在MTP一1磁力驱动双喷电解减薄器上减薄成 规律：M6C相在1197℃时开始析出，在662℃时达 TEM试样，电解液为10%高氯酸+25%乙醇 到峰值，然后迅速全部转变成M23C6相 十65%正丁醇，电解电压为50~60V,电解电流为 从热力学计算结果看，实验合金在标准热处理 50mA,双喷时利用液氮将电解温度控制在一25~ 状态下除含基体Y外，还可能含有、M23C6和M6C 一20℃之间.薄膜试样最后在加速电压为200kV 相 1.0 0.35m (a) (6) 0.30 0.8 Y 0.25 0.6 的 0.20 0.4F 0.15 人 μ 0.10F P MaCs 0.2 MaCs M.C MC P Liquid 0.05 500 700 900. 1100 1300 1500 00 600 700 800 900100011001200 温度/℃ 温度/℃ 图1实验合金中析出相的量随温度变化的热力学计算结果.(a)热力学计算结果；(b)图(a)的局部放大 Fig.I Thermodynamically calculated curves of the amounts of precipitation phases in C22HS alloy vs temperature:(a)thermodynamically calcu- lated curve:(b)local magnification of (a) 2.2显微组织 (图2(c)和(d)分析表明，颗粒中Mo和Cr的含量 实验合金在标准热处理状态下的显微组织如 均明显高于基体，这说明颗粒相为富Mo和Cr相. 图2所示.从图2(a)可以看出，合金由大小不均匀 图3(a)为合金晶界颗粒相的TEM形貌，其选区电 的等轴晶组成，平均晶粒尺寸约为50m,一些晶粒 子衍射谱如图3(c)和(d)所示，以图3(c)中g422 内有孪晶存在，从图2(b)可以看出，合金某些晶界 操作反射而成的暗场像如图3(b)·对衍射谱进行计 和晶内聚集分布着一些颗粒相，其大小在200nm到 算的结果表明，颗粒相为M6C,结合EDS能谱分析 2m之间，晶界上颗粒相通常比晶内大，EDS能谱 结果可知，颗粒相为(Mo,Cr)6C
1 实验材料和方法 实验材料由美国海因斯国际公司（Haynes International Inc．USA）提供其化学成分为（质量分 数％）：Cr21；Mo17；Fe≤2；W≤1；Si≤0∙08； C≤0∙01；Ni余量．合金采用电弧炉熔炼、氩氧脱 碳精炼和电渣重熔然后轧制成直径为19mm 的试 棒．合金的标准热处理制度为：先在1080℃固溶 1h、水淬然后在705℃时效16h 后炉冷到605℃ 时效32h、空冷． 本文采用瑞典皇家工学院开发的热力学计算软 件 Thermo－Calc 和 Thermo－Tech 公司研制的 Ni 基 数据库计算合金中可能出现的平衡相．扫描电镜观 察用试样的制备方法为：将直径为19mm 的棒材线 切割为15mm 长的圆柱分别用60＃、180＃、320＃、 600＃、800＃、1000＃金相砂纸研磨并机械抛光然后 在95mL 盐酸＋5g 草酸溶液中电解浸蚀浸蚀电压 为5V．透射电镜观察用试样的制备方法为：将棒材 线切割成0∙2mm 厚的薄片机械减薄至约50μm 然后在 MTP－1磁力驱动双喷电解减薄器上减薄成 TEM 试 样电 解 液 为 10％ 高 氯 酸 ＋25％ 乙 醇 ＋65％正丁醇电解电压为50～60V电解电流为 50mA双喷时利用液氮将电解温度控制在－25～ －20℃之间．薄膜试样最后在加速电压为200kV 的 JEM－2000FX 透射电子显微镜上观察．为了全面 深入地了解实验合金本文还测定了实验合金的显 微硬度、冲击韧性、室温和高温拉伸性能． 2 实验结果及分析 2∙1 热力学计算结果 图1为利用 Thermo－Calc 计算软件和相应的 Ni 基数据库计算出的合金中可能的析出相种类及 其含量随温度变化的情况图中同时给出了合金的 初熔温度以及一些热力学平衡相的析出、溶解温度． 从图1可以看出除基体 γ外合金中还可能析出 P、μ、M6C 和 M23C6 相．基体 γ在大约1365℃以上 时为液相固液两相共存的温度范围为1331～ 1365℃．P 相在1092℃时开始析出随着温度的降 低析出量逐渐增加在835℃达到峰值然后迅速转 变为 μ相在791℃时 P 相全部转变成 μ相．此后 随着温度的降低μ相的析出量进一步增加其增加 速度与 P 相析出量的增加速度相同．另外热力学 计算结果还表明 M6C 和 M23C6 相也有类似的析出 规律：M6C 相在1197℃时开始析出在662℃时达 到峰值然后迅速全部转变成 M23C6 相． 从热力学计算结果看实验合金在标准热处理 状态下除含基体γ外还可能含有 μ、M23C6 和 M6C 相． 图1 实验合金中析出相的量随温度变化的热力学计算结果．（a） 热力学计算结果；（b） 图（a）的局部放大 Fig．1 Thermodynamically calculated curves of the amounts of precipitation phases in C－22HS alloy vs temperature：（a） thermodynamically calculated curve；（b） local magnification of （a） 2∙2 显微组织 实验合金在标准热处理状态下的显微组织如 图2所示．从图2（a）可以看出合金由大小不均匀 的等轴晶组成平均晶粒尺寸约为50μm一些晶粒 内有孪晶存在．从图2（b）可以看出合金某些晶界 和晶内聚集分布着一些颗粒相其大小在200nm 到 2μm 之间晶界上颗粒相通常比晶内大．EDS 能谱 （图2（c）和（d））分析表明颗粒中 Mo 和 Cr 的含量 均明显高于基体这说明颗粒相为富 Mo 和 Cr 相． 图3（a）为合金晶界颗粒相的 TEM 形貌其选区电 子衍射谱如图3（c）和（d）所示．以图3（c）中 g4 － 2 － 2 操作反射而成的暗场像如图3（b）．对衍射谱进行计 算的结果表明颗粒相为 M6C．结合 EDS 能谱分析 结果可知颗粒相为（MoCr）6C． 第1期 寇立忠等： 标准热处理状态下高强耐蚀 C－22HS 合金的显微组织和力学性能 ·41·
.42 北京科技大学学报 第30卷 (a） 100um 4 um 900 (⊙ Ni 6o0 (( Mo 500 Cr Ni 600 400 Cr 《)标票 Ni 0 300 Mo 20 Mo 100 Cr Mo Ni Mo Mo 0 6 8101214161820 2 6 8101214161820 能量keV 能量keV 图2实验合金在标准热处理状态下的显微组织.(a)低倍组织：(b)高倍组织：(c)基体能谱：(d)颗粒析出相能谱 Fig-2 Microstructures of C22HS alloy under standard heat treatment condition:(a)low magnification microstructure:(b)high magnification microstructure:(c)EDS of the matrix:(d)EDS of the granular precipitation (a) (b) 500nm 500nm d 2习2 220 2 图3颗粒状析出相的TEM形貌及其选区电子衍射谱.(a)明场像：(b)暗场像，由图(c)中的g422操作反射而成：(c)和()选区电子衍射谱 Fig.3 TEM images of granular precipitation and its SAED patterns:(a)bright field image:(b)dark field image formed by using 9422 in(c): (c)selected area diffraction pattern [113]:(d)selected area diffraction pattern [112] 图4为标准热处理状态下实验合金中弥散析出 基体中，其平均尺寸在l0nm左右，对弥散析出相 相的TEM形貌，可以看出：弥散析出相均匀分布于 和基体进行选区电子衍射分析，其结果如图4(c)和
图2 实验合金在标准热处理状态下的显微组织．（a） 低倍组织；（b） 高倍组织；（c） 基体能谱；（d） 颗粒析出相能谱 Fig．2 Microstructures of C－22HS alloy under standard heat treatment condition：（a） low magnification microstructure；（b） high magnification microstructure；（c） EDS of the matrix；（d） EDS of the granular precipitation 图3 颗粒状析出相的 TEM 形貌及其选区电子衍射谱．（a） 明场像；（b） 暗场像由图（c）中的 g4 －2 －2操作反射而成；（c）和（d）选区电子衍射谱 Fig．3 TEM images of granular precipitation and its SAED patterns：（a） bright field image；（b） dark field image formed by using g4 －2 －2in （c）； （c） selected area diffraction pattern ［113］；（d） selected area diffraction pattern ［112］ 图4为标准热处理状态下实验合金中弥散析出 相的 TEM 形貌．可以看出：弥散析出相均匀分布于 基体中其平均尺寸在10nm 左右．对弥散析出相 和基体进行选区电子衍射分析其结果如图4（c）和 ·42· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第1期 寇立忠等：标准热处理状态下高强耐蚀C22HS合金的显微组织和力学性能 .43. (d)所示，其中强斑点为基体的电子衍射斑点，弱斑 稳相，Ni2Cr相是稳定相.在Ni一Mo合金中加入Cr 点为弥散析出相的电子衍射斑点，从图4(c)和(d) 元素，可使N2Mo的稳定性增强，最终形成具有强 可以看出，弥散析出相为有序相.与文献[1,8]中报 化效果的Niz(Mo,Cr)金属间化合物，实验合金采 道的N2Mo相的电子衍射谱对照可知，此弥散析出 用1080℃固溶/水淬+705℃/16h时效/炉冷+605 相为Ni2Mo型有序相.Ni2Mo和Ni2Cr相都是具有 ℃/32h时效/空冷的热处理制度，就是为了得到足 Pt2Mo型晶体结构的长程有序相，但Ni2Mo相是亚 够的能提高合金强度的Niz(Mo,Cr)强化相 (a) (b) 200nm 100nm (c) 20 220 图4弥散析出相的TEM形貌及其选区电子衍射谱.(a)明场像；（凸）暗场像，由图(c)中A点操作反射而成；(c)和(d)选区电子衍射谱 Fig-4 TEM images of dispersed precipitation and itsSAED Patterns:(a)bright field image:(b)dark field image formed by using Spot A in (c): (e)selected area diffraction pattern [001]:(d)selected area diffraction pattern [112] 2.3实验合金的力学性能 起到了明显的强化作用，从而提高了合金的屈服强 表1给出了实验合金在固溶及固溶十时效（即 度.另外，室温显微硬度测试结果也证实了这一点： 标准热处理)状态下的室温和高温屈服强度，为了 固溶处理后C一22HS合金的显微硬度值为2.37N· 比较，表中同时给出了C一22合金的室温和高温屈 m一2，而固溶十时效处理后该合金的显微硬度值则 服强度.从表1可以看出，室温时标准热处理（固溶 达到了3.33Nm2.在595℃的高温下，尽管合金 +时效)态的C一22HS合金的屈服强度大大高于 的屈服强度较室温时均有所下降，但与室温时的结 C一22合金和只经固溶处理的C一22HS合金.这是因 果类似：标准热处理态的C一22HS合金的屈服强度 为，C一22HS合金在固溶处理后的时效过程中析出 也大大高于C一22合金和只经固溶处理的C一22HS 了细小弥散的Ni2(Mo,Cr)金属间化合物，对合金 合金的屈服强度，分别是后两者的2倍多 表1C一22HS合金和C一22合金的室温与高温屈服强度 Table 1 Yield strength of C 22HS &C-22 alloy at room temperature and high temperature 室温屈服强度/MPa 高温(595℃)屈服强度/MPa C-22 C一22HS(固溶) C一22HS(固溶十时效) C一22（固溶） C一22HS(固溶) C一22HS(固溶十时效) 371 406 742 232 222 542
（d）所示其中强斑点为基体的电子衍射斑点弱斑 点为弥散析出相的电子衍射斑点．从图4（c）和（d） 可以看出弥散析出相为有序相．与文献［18］中报 道的 Ni2Mo 相的电子衍射谱对照可知此弥散析出 相为 Ni2Mo 型有序相．Ni2Mo 和 Ni2Cr 相都是具有 Pt2Mo 型晶体结构的长程有序相但 Ni2Mo 相是亚 稳相Ni2Cr 相是稳定相．在 Ni－Mo 合金中加入 Cr 元素可使 Ni2Mo 的稳定性增强最终形成具有强 化效果的 Ni2（MoCr）金属间化合物．实验合金采 用1080℃固溶／水淬＋705℃／16h 时效／炉冷＋605 ℃／32h 时效／空冷的热处理制度就是为了得到足 够的能提高合金强度的 Ni2（MoCr）强化相． 图4 弥散析出相的 TEM 形貌及其选区电子衍射谱．（a） 明场像；（b） 暗场像由图（c）中 A 点操作反射而成；（c）和（d）选区电子衍射谱 Fig．4 TEM images of dispersed precipitation and its SAED Patterns：（a） bright field image；（b） dark field image formed by using Spot A in （c）； （c） selected area diffraction pattern ［001］；（d） selected area diffraction pattern ［112］ 2∙3 实验合金的力学性能 表1给出了实验合金在固溶及固溶＋时效（即 标准热处理）状态下的室温和高温屈服强度．为了 比较表中同时给出了 C－22合金的室温和高温屈 服强度．从表1可以看出室温时标准热处理（固溶 ＋时效）态的 C－22HS 合金的屈服强度大大高于 C－22合金和只经固溶处理的C－22HS合金．这是因 为C－22HS 合金在固溶处理后的时效过程中析出 了细小弥散的 Ni2（MoCr）金属间化合物对合金 起到了明显的强化作用从而提高了合金的屈服强 度．另外室温显微硬度测试结果也证实了这一点： 固溶处理后 C－22HS 合金的显微硬度值为2∙37N· μm －2而固溶＋时效处理后该合金的显微硬度值则 达到了3∙33N·μm －2．在595℃的高温下尽管合金 的屈服强度较室温时均有所下降但与室温时的结 果类似：标准热处理态的 C－22HS 合金的屈服强度 也大大高于 C－22合金和只经固溶处理的 C－22HS 合金的屈服强度分别是后两者的2倍多． 表1 C－22HS 合金和 C－22合金的室温与高温屈服强度 Table1 Yield strength of C－22HS ＆ C－22alloy at room temperature and high temperature 室温屈服强度／MPa 高温（595℃）屈服强度／MPa C－22 C－22HS（固溶） C－22HS（固溶＋时效） C－22（固溶） C－22HS（固溶） C－22HS（固溶＋时效） 371 406 742 232 222 542 第1期 寇立忠等： 标准热处理状态下高强耐蚀 C－22HS 合金的显微组织和力学性能 ·43·
44 北京科技大学学报 第30卷 标准热处理状态下C一22HS合金的室温力学性 60%,冲击韧性达到179Jcm-2,这说明实验合金在 能如表2所示.从表2可以看出，C22HS合金的抗 标准热处理状态下不仅具有较高的强度，而且具有 拉强度和屈服强度分别达到了1235MPa和 较好的塑性与冲击韧性 730MPa,延伸率超过了40%，断面收缩率超过 表2标准热处理状态下C一22HS合金的室温力学性能 Table 2 Mechanical properties of C22HS alloy in standard heat treatment at room temperature 抗拉强度，，/MPa 屈服强度，，/MPa延伸率，/%断面收缩率，9/%冲击韧性，A/(Jcm2)显微硬度，HV/(Nm) 1235 730 44.3 60.7 179 3.33 3结论 tates.Acta Mater.1996.44(12):4865 [2]Kumar M,Vasudevan V K.Crystallographic analysis and obser (1)标准热处理状态下C一22HS合金由大小不 vations of true twinning modes in the NizMo superlattice phase 均匀的等轴晶组成，平均晶粒尺寸约为50凸m,合金 contained in a Ni-25Mo-8Cr alloy.Acta Mater.1997.45(8): 3203 中除基体Y外，还有聚集分布的颗粒相(Mo,Cr)sC [3]Raghavan M,Mueller RR.Vaughn G A.Floreen S.Determina- 和弥散分布的强化相Ni2(Mo,Cr)·(Mo,Cr)6C相 tion of isothermal sections of Nickel rich portion of NiCr-Mo 的大小在200nm~2m,而Ni2(Mo,Cr)相的平均尺 system by analytical election microscopy.Metall Trans A.1984. 寸则约为10nm, 15A(5):783 (2)标准热处理状态下C一22HS合金不仅具有 [4]Raghavan M,Berkowitz B J.Scanlon J C.Election microscopic of heterogeneous precipitates in hastelloy C-276.Metall Trans 较高的强度，而且具有良好的塑性与冲击韧性；无论 A,1982,13A(6):979 是在室温还是高温，它的屈服强度都大大高于C一22 [5]Tawaney H M.Precipitation characteristics of phase in wrought 合金，特别是在595℃的高温下，标准热处理状态下 nickel-base alloy and its effect on their properties.Mater Sci. C-22HS合金的屈服强度是C-22合金的2倍多. 1996,31,3929 [6]Pike L M.Klarstrom D L.A New Corrosion resistant Ni-Cr- 致谢感谢美国海因斯国际公司(Haynes In~ Mo alloy with high strength//Corrosion 2004.Houston.2004: ternational Inc.,USA)对本研究的支持及提供实验 239 材料 [7]Pike L M.Crook P,Houlle P.Corrosion and mechanical proper- ties of a new high-strength Ni-Cr-Mo alloy /EUROCORR 参考文献 2004 Conference Proceedings.Nice.004:306 [1]Kumar M,Vasudevan V K.Mechanical properties and strength- [8]Kumar M and Vasudevan V K.Ordering reaction in Ni-25Mo- ening of a Ni-25Mo-8Cr alloy containing Niz(Mo.Cr)precipi- 8Cr alloy.Acta Mater.1996.44(4):1591
标准热处理状态下 C－22HS 合金的室温力学性 能如表2所示．从表2可以看出C－22HS 合金的抗 拉强 度 和 屈 服 强 度 分 别 达 到 了 1235 MPa 和 730MPa延伸率超过了 40％断面收缩率超过 60％冲击韧性达到179J·cm －2这说明实验合金在 标准热处理状态下不仅具有较高的强度而且具有 较好的塑性与冲击韧性． 表2 标准热处理状态下 C－22HS 合金的室温力学性能 Table2 Mechanical properties of C－22HS alloy in standard heat treatment at room temperature 抗拉强度σb／MPa 屈服强度σy／MPa 延伸率δ／％ 断面收缩率φ／％ 冲击韧性Ak／（J·cm －2） 显微硬度HV／（N·μm －2） 1235 730 44．3 60．7 179 3．33 3 结论 （1） 标准热处理状态下 C－22HS 合金由大小不 均匀的等轴晶组成平均晶粒尺寸约为50μm．合金 中除基体 γ外还有聚集分布的颗粒相（MoCr）6C 和弥散分布的强化相 Ni2（MoCr）．（MoCr）6C 相 的大小在200nm～2μm而 Ni2（MoCr）相的平均尺 寸则约为10nm． （2） 标准热处理状态下 C－22HS 合金不仅具有 较高的强度而且具有良好的塑性与冲击韧性；无论 是在室温还是高温它的屈服强度都大大高于 C－22 合金特别是在595℃的高温下标准热处理状态下 C－22HS 合金的屈服强度是 C－22合金的2倍多． 致谢 感谢美国海因斯国际公司（Haynes International Inc．USA）对本研究的支持及提供实验 材料． 参 考 文 献 ［1］ Kumar MVasudevan V K．Mechanical properties and strengthening of a Ni－25Mo－8Cr alloy containing Ni2（MoCr） precipitates．Acta Mater199644（12）：4865 ［2］ Kumar MVasudevan V K．Crystallographic analysis and observations of true twinning modes in the Ni2Mo superlattice phase contained in a Ni－25Mo－8Cr alloy．Acta Mater199745（8）： 3203 ［3］ Raghavan MMueller R RVaughn G AFloreen S．Determination of isothermal sections of Nickel rich portion of Ni－Cr－Mo system by analytical election microscopyMetall T rans A1984 15A（5）：783 ［4］ Raghavan MBerkowitz B JScanlon J C．Election microscopic of heterogeneous precipitates in hastelloy C－276． Metall T rans A198213A（6）：979 ［5］ Tawancy H M．Precipitation characteristics of μ-phase in wrought nicke-l base alloy and its effect on their properties．J Mater Sci 199631：3929 ［6］ Pike L MKlarstrom D L．A New Corrosion-resistant Ni－Cr－ Mo alloy with high strength∥ Corrosion 2004．Houston2004： 239 ［7］ Pike L MCrook PHoulle P．Corrosion and mechanical properties of a new high-strength Ni－Cr－Mo alloy ∥ EUROCORR 2004 Conference Proceedings．Nice2004：06－O－306 ［8］ Kumar M and Vasudevan V K．Ordering reaction in Ni－25Mo－ 8Cr alloy．Acta Mater199644（4）：1591 ·44· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷