熱機(jī)械加工，結(jié)合變形和熱處理，是控制顯微組織從而改善金屬和合金性能的一種極為有效的方法。自從二十世紀(jì)八十年代初提出晶界工程（GBE）的概念以來，熱機(jī)械加工業(yè)已成為改變多晶材料晶界特征分布的主要方法。合金800H（UNSN08810）是一種通過Ti（C，N）沉淀和M23C6強(qiáng)化的固溶強(qiáng)化合金。研究人員通過800H合金以說明熱機(jī)械加工對合金顯微組織包括晶界特征分布、沉淀物及位錯(cuò)變化的影響，以及最終對性能的影響。

試驗(yàn)料取自羅萊合金公司的800H合金板材（約6.4mm厚）。交貨狀態(tài)合金板材的化學(xué)成分（wt.%）為：Fe-20.42Cr-31.59Ni-0.76Mn-0.57Ti-0.50Al-0.42Cu-0.13Si-0.069C-0.01N-0.014P-0.001S，合金在1177℃下退火2.25小時(shí)，然后水淬。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，對交貨試樣進(jìn)行熱機(jī)械加工，冷加工厚度壓縮量約為6%，然后在1050℃下退火，水淬。為進(jìn)行比較，將交貨狀態(tài)的試樣和經(jīng)處理過的試樣置于850℃大氣下退火1000小時(shí)以賦予晶界沉淀特性。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、能量色散型X射線分光儀（EDS）、電子背散射衍射（EBSD）、透射電子顯微鏡（TEM）、和原子力顯微鏡（AFM）來描述熱機(jī)械加工的800H合金試樣中晶界、沉淀、和位錯(cuò)等顯微組織變化的特征。研究結(jié)果如下：

觀察發(fā)現(xiàn)，熱機(jī)械加工不僅大大提高了低-ΣCSLBs（Σ定義為兩個(gè)相鄰晶粒之間晶界重位的倒易密度值，CSLBs指重位點(diǎn)陣晶界，3≤低-ΣCSLBs≤29）的比例，而且在加工后的基體中還發(fā)現(xiàn)納米級沉淀（主要由Ti（C，N）組成）。此外，熱機(jī)械加工改變了位錯(cuò)的分布，并發(fā)現(xiàn)一些晶界沉淀物，如Ti（C，N）和Cr23C6。

對經(jīng)850℃、1000小時(shí)退火處理試樣和交貨狀態(tài)試樣的晶界類型和晶界沉淀物之間的相互關(guān)系進(jìn)行了分析。在共格Σ3晶界上僅觀察到Ti（C，N），而在其它晶界上觀察到Ti（C，N）和Cr23C6。分析表明，在共格Σ3晶界的Ti（C，N）有最小的長寬比和最大的晶界覆蓋率。與經(jīng)退火處理試樣相比，交貨狀態(tài)試樣中的沉淀物在共格Σ3晶界上顯示有相似的長寬比和較小的晶界覆蓋率，而在一般晶界上有較大的晶界覆蓋率。

根據(jù)沉淀物形態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為低-ΣCSLBs，特別是Σ3、Σ9、Σ7和Σ21晶界有益于材料性能的改善，如抗晶間腐蝕性能和蠕變-疲勞壽命。經(jīng)處理的試樣強(qiáng)度大大提高，而延展性與交貨狀態(tài)試樣的相差不大。熱機(jī)械加工所帶來和改變的納米級沉淀物、位錯(cuò)和不同晶界對提高材料性能起著協(xié)同作用。在經(jīng)處理的試樣中大幅度增加的低-ΣCSLBs，與納米級沉淀物相比，在低溫強(qiáng)化中會(huì)起到更顯著的作用。