一种新型多尺度碳氮化物强化马氏体耐热钢的研制

为了强化马氏体耐热钢,采用控制热变形程中的温度、速率、弛豫时间及热处理工艺的方法制备了多尺度碳氮化物。研究了工艺参数和热处理工艺对多尺度碳氮化物析出相的影响。结果表明,碳氮化物析出相尺度主要分布在50 nm以下和100～200 nm,其中尺寸在50 nm以下的析出相可强化基体和阻碍位错运动;而尺寸在100～200 nm的碳氮化物析出相可促进亚晶界的形成以及马氏体板条界和原奥氏体晶界的稳定。经过处理的马氏体耐热钢在蠕变或时效过程中组织的高温稳定性增强,可延长材料在高温长时条件下的服役寿命。     

一种高铬耐热钢的显微组织和负蠕变现象

采用扫描电镜、X射线衍射和蠕变试验研究了一种高铬铁素体耐热钢Fe-0.02C-8.72Cr-0.45Mo-1.76W-4.18Co-VNbN的显微组织和蠕变性能.结果表明:经1100℃×1h正火和700℃×1h+750℃×1h两阶段回火处理后,实验钢的显微组织为板条状回火马氏体,在650℃时效过程中有Fe2W型的Laves相析出.在650℃、250 MPa条件下该钢出现负蠕变现象,初步分析得知该现象的产生与蠕变过程中相的析出和粗化等有关.     

长期时效对20Cr32Ni1Nb奥氏体不锈钢组织演化及蠕变行为的影响

采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和蠕变试验,研究了长期时效对20Cr32Ni1Nb奥氏体耐热钢微观组织演化及蠕变行为的影响。结果表明:长期时效过程中材料在基体内会析出大量的二次碳化物,枝晶界上会发生NbC和M23C6碳化物的不断长大和粗化,并且Nb C向G相转变;与原始状态的蠕变性能相比,长期高温时效改变了材料蠕变曲线的形状,不仅明显地缩短了蠕变第一阶段,还使得材料的蠕变速率随时效时间的延长连续增大。     

新型含Al奥氏体耐热钢高温蠕变性能的研究现状

新型含Al奥氏体耐热钢(Alumina-forming austenitic steel-AFA钢)是近年来开发的新型耐热钢,具有比传统耐热钢更优异的高温抗氧化性与蠕变性能,可望应用于超超临界火力发电机组关键部件。从不同AFA钢的合金元素调控入手,阐述了AFA钢成分设计原则,分析了合金元素差异对析出相的影响,以期揭示析出相的析出与粗化动力学及其与蠕变性能间的关系,总结了高温蠕变断裂机制,讨论了影响材料蠕变性能的因素,并对AFA钢的强化思路与未来应用进行了展望。     

长时服役后T92钢管的微观组织及力学性能变化

通过扫描电镜、透射电镜等技术定量研究了T92耐热钢服役80 000 h后的微观组织结构和力学性能,并与未服役的同批次材料进行了对比。结果表明,在服役80 000 h后,T92钢管材的马氏体板条上析出了大量的M₂₃C₆相和Laves相,在板条内部析出MX相,马氏体板条宽度明显增加,但仍然保持着典型的马氏体板条形貌。T92钢室温和610 ℃高温抗拉强度、屈服强度均较未服役样品的低,但室温条件下性能相差较小,而高温条件下的下降幅度较大,且屈服强度接近标准要求的下限。析出相强化和板条强化是T92耐热钢在长时服役后仍具有较高性能的原因。     

服役230000h的X20马氏体耐热钢主蒸汽管道的组织和性能

以热电厂服役时间长达230000 h的主蒸汽管道X20马氏体耐热钢为研究对象,通过室温和服役高温的力学性能测试、组织以及亚结构和析出相的SEM、TEM观察、电解萃取相XRD物相分析等,研究了耐热钢长期服役的力学性能和显微结构变化。结果表明:服役钢除室温冲击性能下显著下降外,其他的力学性能退化并不显著。服役后材料的组织仍为典型的马氏体,但马氏体组织粗化明显,出现板条碎化,板条界移动,位错密度下降,碳化物粗化等现象。服役前后材料中碳化物形态和种类出现明显变化,耐热钢中主要碳化物M23C6长期服役后粗化显著,原始态中存在的亚稳态碳化物M2C及M6C和部分MX溶解,析出了Laves相和Z相。     

服役条件下马氏体耐热钢中碳化物演变与寿命相关性

12Cr马氏体耐热钢是发电及其它行业高温高压部件的关键用材。在高温高压环境下长期服役会导致材料的性能下降和组织结构退化。评价服役材料的可靠性一直是高度关注的实际问题。本文通过对发电锅炉X20再热器炉管在不同服役时期的性能和组织结构比较研究,材料硬度随寿命减损而下降,尤其是晶界硬度低于基体硬度。相应的微观结构出现碳化物粗化和蠕变损伤现象。定量分析显示,主要碳化物M23C6成分显示出明显的合金元素富集,粗化的M23C6碳化物中Cr/Fe原子比随服役时间的变化规律存在明确的动力学规律。     

P91耐热钢焊接接头服役组织与性能研究

P91耐热钢在超超临界电站锅炉的应用越来越广泛。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、高温拉伸试验机等设备对不同服役年限的P91耐热钢焊接接头的微观组织及性能进行测试与分析。试验结果显示,随服役年限增加,接头各区晶粒尺寸逐渐长大,析出相逐渐粗化并向晶界聚集,析出相数量先增大再减小;焊缝区显微硬度逐渐下降,焊接接头高温抗拉强度逐渐减小,均断裂于母材,焊接接头性能满足要求。     

高温时效HR3C和T92耐热钢的老化行为及寿命预测

HR3C及T92两种典型超(超)临界机组耐热钢分别在650~700℃进行高温时效,研究时效过程中显微组织结构和硬度的变化规律,建立硬度与Larson-Miller参数(P函数)间关系数学模型。结果表明,两种耐热钢的硬度均随时效温度升高显著降低;温度不变,随着时效时间的延长,HR3C耐热钢的硬度先增加后减小,而T92钢硬度单调下降,最后都趋于稳定。孪晶界消失以及晶界与晶内析出相的析出、长大是导致时效过程中两种耐热钢硬度变化的主要原因。采用线性拟合的方法,得到了时效耐热钢硬度与其P函数关系模型。基于相同P函数,计算所得时效钢硬度与测量的硬度吻合,该模型可用于服役耐热钢管服役寿命预测。     

ZG35Cr26Ni12WNRE奥氏体耐热钢的研制

在ZG35Cr26Ni8NRE炼镁还原罐用耐热钢的基础上,开发了ZG35Cr26Ni12WNRE奥氏体耐热钢,并研究了新研制耐热钢的组织结构和蠕变性能。结果表明,新研制耐热钢的奥氏体基体固溶有较多的碳元素,含有较少的大尺寸(几十微米)颗粒状和蠕虫状碳化物相,在高温条件下会析出较多的超细颗粒(1微米左右)碳化物相;新研制耐热钢在1 000℃、16 MPa条件下的蠕变第二阶段蠕变速率为0.000 2%·h~(-1),仅是ZG35Cr26Ni8NRE的1/7,高温蠕变性能大幅提高。