P92耐热钢δ-铁素体含量的热力学计算与试验分析

 采用试验方法研究了加热温度对P92钢中δ-铁素体含量的影响。试验结果表明,在900~1200℃温度范围内,随着加热温度的升高,δ-铁素体含量先减少后增多,呈U型变化,在1050℃附近δ-铁素体含量最少。采用Thermo-Calc热力学软件计算得到了P92钢的准平衡态相图,并对上述热过程进行了相计算,计算数据与试验结果吻合。随着钢中铁素体形成元素含量增多,P92钢的准平衡态相图的奥氏体区缩小,铁素体区扩大,但处于单相奥氏体区内最低碳含量对应的温度值均在1050℃附近。准平衡态相图能够较好地解释δ-铁素体含量随温度变化的规律。     

Ni、Co元素对P92焊缝金属δ-铁素体形成的影响

运用大型热力学计算软件Thermo-CalcTM计算分析了P92钢焊接材料中分别添加Ni、Co元素时对焊缝金属中δ-铁素体形成的影响.研究结果表明,Ni、Co元素均能有效抑制P92钢焊缝金属中δ-铁素体的形成,对计算结果进行回归分析,提出了计算公式w(Ni)eq =w(Ni) +0.62w(Co),以定量评估Ni、Co元素对于δ-铁素体形成的抑制效果.综合考虑Ni、Co元素对焊缝金属Ac1点及δ-铁素体形成的影响,并结合Ni、Co元素的价格因素,认为在P92钢焊接材料设计中可以用Co部分替代Ni.     

超临界机组P92钢的研制

P92为马氏体耐热不锈钢,具有高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性、良好的冲击韧性和持久塑性,P92用于制作超超临界火电机组四大管道用钢,该钢种在生产过程中易出现成分不均,δ-铁素体含量、夹杂物超标,表面裂纹等缺陷,经过小炉炼钢和生产试制,确定了其最佳电炉冶炼、锻造、热处理工艺,可以生产出优质的P92管坯,各项技术指标都能达到用户的要求.     

P92耐热钢物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了P92耐热钢的回火及时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,并通过实验确定了P92钢中析出相的萃取和分离方法、钢中析出相的类型、含量及组成结构式等。研究结果表明,回火态试样中含有M₂₃C₆与M(CN)两种析出相,时效100 h后,X-ray分析结果出现Laves相。随着时效时间的增加,Laves相也明显增加,且W、Mo含量高的试样在时效后Laves相析出量增加较多, M₂₃C₆的析出量增加较少, M(CN)析出相含量变化不大。P92钢在短时间内析出的 Laves相有显著的强化效果,在1 000 h内增加Laves相析出量能有效提高P92钢室温及600 ℃下强度。     

P92无缝钢管内表面裂纹分析及工艺优化

采用斜轧穿孔工艺生产大口径P92铁素体耐热无缝钢管过程中,钢管内表面易产生细小裂纹。通过金相分析、高温相变计算和高温加热试验等研究表明,内表面裂纹产生的主要原因是：中心有通孔的P92管坯在坯料加热过程中,由于加热温度过高和在炉时间过长(即表面氧化脱碳加重),导致管坯通孔近内壁产生大量的高温δ-铁素体相,管坯在随后的斜轧穿孔中,裂纹在塑性较差的高温δ-铁素体处产生和扩展。根据内表面裂纹的产生机制,通过对P92钢管化学成分的铬当量、镍当量按Cr_eq<13%、Ni_eq>4%进行控制,坯料保温温度由原工艺的1220～1250℃降为1190～1220℃,对穿孔机轧辊转速、辊距和顶伸量参数优化等工艺改进措施,有效地解决了大口径P92无缝钢管内表面易产生裂纹的问题,提高了P92无缝钢管的成材率和生产效率。     

浅谈叶片钢中δ-铁素体含量的控制

以低压末级和次末级叶片用钢0Cr17Ni4Cu4Nb为例,重点分析了影响δ-铁素体形成的因素,采用了兼顾化学成分和热加工温度的方法来预测δ-铁素体的形成,证实了EδF由ECr和ET共同决定,控制低的ECr和ET可以有效限制EδF的含量,实验证明ECr的含量控制在8.5以下,锻造温度控制在1300℃以下可以保证低的EδF。通过降低铁素体形成元素的含量,提高奥氏体形成元素的含量,从而获得较低的铬当量,减少了δ-铁素体的形成,为新型叶片钢的开发设计、制造使用提供了可靠的参考数据。     

T122耐热钢平衡相转变的热力学计算和分析

采用Thermc-Calc热力学计算软件，对820～1200℃时T122高铬耐热钢（％：0．11～0．12C，11．37～11．97Cr，1．90～1．93W，0．38Mo，0．86～0．90Cu，0．05Nb，0．19～0．20V，0．58～0．67N，0，0023～0．0028B）在820～1200℃的热力学平衡相及合金元素Cr、Al、Ti对6铁素体和主要析出相的影响进行了研究。结果表明，T122耐热钢残留有较多的6铁素体，其主要析出相为M23C6、Laves和MX。在950～1050℃时6铁素体最少，其含量为15．7％～18．9％。M23C6析出开始温度为940℃，Laves相为750℃，MX则较稳定为〉1250℃。Cr对δ铁素体含量影响很大，但对析出相影响较小。降低Al、Ti有助于降低δ铁素体含量，增加MX含量。     

化学成分和热处理温度对T122耐热钢中δ-铁素体含量的影响

采用Thermocalc热力学计算研究了化学成分和温度对T122钢中δ-铁素体含量的影响,计算和相应试验结果表明,化学成分和热处理温度变化对δ-铁素体含量影响显著,铬含量降低,氮含量和碳含量增加,能明显降低δ-铁素体含量。在1 030~1 070℃的温区热处理,δ-铁素体含量最低;超过1 200℃热处理会产生γ-Fe→γ-Fe+δ-Fe转变,即在低于1 200℃处理不含δ-铁素体的钢中会生成δ-铁素体。     

P92钢的蠕变行为研究

在不同温度和压力条件下完成P92钢的蠕变及持久试验,采用SEM、TEM研究P92钢的强化机制及退化机制。持久试验外推强度同欧洲蠕变委员会公布的数据基本相同。Norton应力指数数值表明,高应力阶段的蠕变机制为位错蠕变。组织观察结果表明:P92钢的主要强化机制为位错强化及弥散强化,淬火得到的马氏体内部有高密度的位错,板条间的碳化物M23C6及弥散分布碳氮化物MX是P92钢热强性高的原因。随着位错密度的降低及析出相的粗化,P92钢的高温耐热性也降低。     

2Cr12NiWMoVNb钢的δ-铁素体含量的控制

对于汽轮机叶片用钢来说,δ-铁素体含量的控制是非常重要的.本文针对2Cr12NiWMoVNb钢δ-铁素体含量时常发生超标(＞5%)的情况,分析了δ-铁素体形成的原因,提出了控制该钢δ-铁素体含量具体方法.     

P92钢高温低周疲劳性能试验研究

对扬州诚德钢管有限公司生产的P92(10Cr9MoW2VNbBN)钢管(φ610 mm×102mm)材料进行了室温20、600、625℃的低周疲劳试验。结果表明:诚德钢管所生产的P92铜管在室温600、625℃均表现为循环软化,在总应变幅Δε_t/2较低时,室温20℃的低循环疲劳寿命最长,温度越高,疲劳循环寿命越短。与某进口P92钢管相比,在相同总应变幅下,扬州诚德所生产P92钢管材料室温时与进口P92钢管(φ350 mm×80mm)低循环疲劳寿命相近;高温时,扬州诚德所生产P92钢管材料低周疲劳性能优于进口P92铜管。     

铬质量分数控制对P92钢组织和性能的影响

 针对用户在高压锅炉管使用过程中提出的在ASME标准要求的范围内将P92中铬质量分数的下限由8.5%提高至9.0%的需求,对ASME要求下限和上限两种质量分数的P92钢的常规性能、组织和高温长时性能均进行对比,并对不同加热温度下高铬质量分数P92中出现高温δ铁素体的量进行对比讨论。试验结果表明,铬质量分数提高能够提高P92的常温强度和高温持久强度,但降低常温冲击功和高温蠕变后的面缩率和伸长率,钢管在服役过程中发生无预警断裂的几率大大增加。同时控制高铬质量分数P92的加热温度能够控制高温δ铁素体的产生。     

铜含量对T122耐热钢中δ铁素体含量及力学性能的影响

研究了T122铁素体型耐热钢中铜含量0~1.77%变化对组织与性能影响,结果表明铜含量增加,使钢中δ铁素体含量下降,钢的室温和高温强度明显提高。持久强度和长时时效后高温强度也随铜含量增加,明显提高。含铜0.90%时,钢的强度和塑性匹配最佳。     

高温退火对Laves相NbCr_2合金性能的影响

对机械合金化+热压制备的Laves相NbCr2合金分别在800℃、1 000℃、1 200℃下进行了30h、50h、100h的真空高温退火试验,研究了高温退火对其性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,NbCr2合金的相对密度逐渐增高;随着退火时间的延长,NbCr2合金的相对密度出现先升后平稳的变化趋势,1 200℃退火100h后,合金的相对密度由退火前的95.75%升高至97.4%;随着退火温度的升高,时间的延长,NbCr2合金的维氏硬度、断裂韧度呈下降的变化趋势,经800℃、1 000℃、1 200℃退火100h后,合金的维氏硬度分别从退火前的8.36GPa下降为7.10GPa、7.03GPa、6.68GPa,断裂韧度则下降为4.10MPa·m1/2、3.73 MPa·m1/2、3.11MPa·m1/2。由于典型的拓扑密排结构,导致NbCr2合金脆性较大,室温压缩试验无明显塑性变形出现;抗压强度随着退火温度的升高、时间的延长明显下降,经800℃、1 000℃、1 200℃退火100h后,合金的抗压强度分别从退火前的1 826MPa下降为1 150 MPa、1 136 MPa、717MPa。     

超(超)临界电站锅炉用P92钢的开发

介绍了超(超)临界电站锅炉用P92钢研发的背景,对其化学成分、组织结构及性能进行了讨论.常规理化性能测结果表明:所试制的P92(lOCr9MoW2VNbBN)钢管(ΦD610mm×102mm)的化学成分、组织、室温及短时高温性能均符合ASME SA335 P92及GB5310～2008的要求.     

Mg2Cu3Si三元Laves相的燃烧合成

采用机械活化/自蔓延燃烧合成的方法制备了新型Mg2Cu3Si三元Laves相,利用DTA-TG方法对燃烧过程进行了分析,并利用XRD、SEM等分析测试手段对产物进行表征.结果表明:燃烧产物主要为Mg2Cu3Si和MgCu2,晶粒尺寸在53.5～73.9nm之间;燃烧反应的最佳工艺参数为球磨转速150r/min,球磨活化10h,预热温度为260℃;燃烧反应放热温度达700～740℃,烧结体致密度随产物中MgCu2含量的增加而提高;固溶的Cu和Mg原子主要占据Mg2Cu3Si晶格中Si原子的位置,从而引起X射线衍射峰位的左移以及晶格参数偏大;DTA分析表明,过量的Cu提高燃烧反应的初始温度,900℃以下时产物Mg2Cu3Si三元Laves相具有好的稳定性.     

δ铁素体形成机制以及对马氏体耐热钢冲击功的影响

 通过Thermo-Calc热力学软件计算、定量金相分析、冲击试验和SEM试验分析,研究了化学成分和正火温度对材料中δ铁素体含量的影响,并分析了δ铁素体的形成机制,以及含量和位置分布对材料冲击韧性的影响。结果表明：化学成分和正火温度对δ铁素体含量影响显著,C+N含量增加能够显著降低材料中的δ铁素体含量;δ铁素体主要集中在原奥氏体晶界位置生成,显著降低材料的冲击功,并且在δ铁素体与马氏体基体界面位置会聚集大量富Nb碳化物,降低韧性的同时减少了MX相生成量。     

低放氢压的Ti-Mn基Laves相贮氢合金

研究了Ti/Zr比与Mn/Cr比变化对Ti Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响 ,发现随Ti/Zr比降低 ,合金放氢压降低 ,贮氢量略微增加 ,平台坡度变陡 ;随Mn/Cr比降低 ,合金放氢压降低 ,平台区变短 ,但合金的贮氢量变化不大。Ti0 .85Zr0 .15Mn1.6-yCryV0 .32 Fe0 .0 8系列合金当 0 1≤y≤ 0 2时比较适宜作为小型燃料电池的氢源。     

Laves相Cr2Nb元素混合粉末的机械合金化

对Laves相Cr2Nb化学配比成分的元素混合粉末的机械合金化行为进行了研究.结果表明,在机械合金化过程中,Cr、Nb元素混合粉末首先变成复合粉末,复合粉末中的成分逐渐均匀并演变成过饱和固溶体.机械合金化40h后过饱和固溶体发生部分非晶化.粉末颗粒尺寸在机械合金化初期的5h内粗化,随后逐渐细化,50h后细至亚微米级.在50h的机械合金化过程中始终未发现Laves相Cr2Nb的合成.但15h的机械合金化粉末在900℃的较低温度下通过固相热反应合成出了Laves相Cr2Nb,而未球磨的原始粉末在此温度下未能合成.这说明机械合金化虽然没有直接合成出Laves相Cr2Nb,但产生了活化Laves相高温反应合成的效果,使合成反应温度显著降低.