T122馬氏體耐熱鋼組織穩(wěn)定性與性能的研究.pdf

1、T122鋼是新型9-12％Cr馬氏體耐熱鋼中的代表鋼號之一，已在我國玉環(huán)超超臨界鍋爐機(jī)組中應(yīng)用。由于該鋼中鐵素體化元素含量高，Creq處于臨界值，易形成δ鐵素體，持久強度低于T92鋼，限制了它的應(yīng)用。但該鋼在650℃具有優(yōu)異的抗蒸汽氧化性能，因而成分優(yōu)化后，該鋼具有良好的應(yīng)用前景。本文利用OM、SEM、X-Ray、TEM等設(shè)備和ThermoCalc熱力學(xué)軟件，測試室溫、高溫力學(xué)性能，包括高溫持久強度，研究了T122鋼的最佳熱處理制度和6

2、鐵素體的形成原因，提出了T122鋼650℃長時時效過程中的強化機(jī)理。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴T122鋼具有良好淬透性，Acl約為820℃，Ac3約為925℃，M。約為290℃，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體臨界冷速約0.052℃/s。最佳熱處理制度為1050～1070℃正火(淬火)+770℃～800℃回火，該工藝可獲得強度和塑性良好匹配，延伸率滿足ASME標(biāo)準(zhǔn)≥20％的規(guī)定。
　　 ⑵化學(xué)成分和加熱溫度對T122鋼中δ鐵素

3、體形成有顯著影響。經(jīng)驗公式Creq=Cr+0.75W+1.5Mo+2Si+5V+1.75Nb+1.5Ti+5.5Al，Nieq=30C+Ni+Co+0.5Mn+0.3Cu+25N適用于計算T122鋼的Creq、Nieq，當(dāng)Creq<14.91％，Nieq>6.0％，加熱溫度低于1150℃時，鋼中不形成6鐵素體。加熱溫度高于1150℃時，發(fā)生y-Fe→γ-Fe+δ-Fe轉(zhuǎn)變，δ鐵素體形成。Creq>14.91％時，鋼中形成δ鐵素體，當(dāng)Ni

4、eq>6.0％，1030℃～1070℃回火或淬火處理時，可使δ鐵素體含量低于5％。
　　 ⑶鋼中釩含量增加，Creq明顯增加，導(dǎo)致δ鐵素體含量明顯增加，從而使室溫、短時高溫強度和持久強度呈下降趨勢。釩含量增加影響鋼中MX相、M23C6碳化物及Laves相的強化效果，釩含量0.20％左右時，鋼強度和塑性匹配最佳。
　　 ⑷T122鋼高溫長時時效強化機(jī)理，即高溫長時組織穩(wěn)定性對高溫強度的影響，在650℃短時(<1000h)過

5、程中強化機(jī)理：馬氏體板條強化起主導(dǎo)作用，在650℃1000-10000h過程中的強化機(jī)理：馬氏體板條強化基本消失，鋼中的強化取決于析出相(M23C6相、Laves相、MX相、富銅相)、亞品粒結(jié)構(gòu)、位錯的變化對非熱屈服應(yīng)力的貢獻(xiàn)，從而決定了鋼在高溫下強度的變化。
　　 ⑸T122鋼中有M23C6碳化物、Laves相、MX相和富銅相等析出相。650℃短時1000h內(nèi)鋼的高溫強度主要受馬氏體板條強化的影響，長時時效過程中馬氏體板條回復(fù)

6、，M23C6. Laves等析出相不斷析出，強化主要受亞結(jié)構(gòu)和析出相的影響，亞晶粒結(jié)構(gòu)和自由位錯的強化作用占主導(dǎo)，納米級MX相、富銅相和細(xì)小M23C6。Laves相抑制亞晶界遷移，釘扎位錯運動，維持了亞晶粒結(jié)構(gòu)、自由位錯的強化。不斷長大的M23C6碳化物和大尺寸Laves相的強化作用逐漸減弱，而細(xì)小MX和富Cu相的強化作用長時穩(wěn)定，與此同時，不斷析出的細(xì)小M23C6、Laves相也起到強化和釘扎作用，在高溫長時時效過程中強化和弱化共同作