T91钢时效过程中的组织老化和性能变化

本文研究了T91钢高温时效过程中组织和力学性能演变规律;并通过高温持久强度试验,探讨不同组织样品的应力-时间关系,揭示显微组织与持久强度之间的关系,并给出剩余寿命分析公式。结果表明,T91钢在高温时效过程中板条马氏体退化为等轴铁素体,位错减少,M23C6、MX型碳化物开始析出长大。M23C6粗化以及板条马氏体结构退化是T91钢持久性能下降的主要因素。     

T91管外径蠕变对组织与力学性能影响

通过对在役不同外径蠕变应变状态T91管取样,采用光镜、扫描电镜及力学性能试验分析T91管在长期服役中的不同外径蠕变应变状态下组织、力学性能演变规律,研究外径蠕变应变对其组织及室温力学性能影响。结果表明,随着外径蠕变应变的增加,马氏体板条特征逐渐消失,M23C6型碳化物粗化及沿晶界析出、聚集与粗化,原奥氏体晶界和亚晶界逐渐清晰、粗化;室温屈服强度、抗拉强度随外径蠕变应变增加而降低,而断后伸长率随外径蠕变应变的增加遵循先增后降的趋势。沉淀相M23C6型碳化物粗化及所导致的板条亚结构退化、碳化物沿原奥氏体晶界和亚晶界析出及所导致的晶界变宽是T91管高温运行中外径蠕变造成强度降低和最终失效的主要原因。     

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。     

T91钢在500℃蠕变的微观组织演变

利用SEM、TEM对宝钢T91钢在500℃、不同持久蠕变应力下的微观组织进行了研究。结果表明,500℃蠕变后,位错明显减少,但马氏体板条、M23C6和MX尺寸稳定,仍具有很好的强化作用,说明在500℃蠕变时T91钢具有很好的组织稳定性;在蠕变试样中观察到了Laves相,其有两种形核点:一种是在高应力(320MPa)下,不受M23C6影响,单独形核;另一种是在低应力(280MPa)下,紧邻M23C6形核。Laves相的出现并没有损害T91钢的蠕变性能,是含Al夹杂物引发了T91钢的失效。     

T/P92钢的时效组织与性能

采用时效拉伸试验、OM、SEM、TEM对耐热钢T/P92在650℃下时效不同时间后的组织与性能进行了分析。结果表明,随着时效时间的延长,力学性能主要呈下降趋势,组织中碳化物析出数量增加、尺寸略长大,碳化物类型主要为M23C6;马氏体板条的基体组织形貌在长期时效后开始分解。     

B元素含量对9Cr铁素体耐热钢组织和蠕变性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、矩形单轴蠕变测试、X射线衍射研究了三种不同B含量的9Cr铁素体耐热钢正火回火后的组织特征和蠕变性能。结果表明:9Cr铁素体耐热钢的显微结构为回火马氏体;随着硼含量的增加,马氏体板条逐渐细化,M_(23)C_6的密度增大,平均粒径变小;随硼含量的增加,9Cr铁素体耐热钢的最小蠕变率降低,加速蠕变延缓,断裂时间增长,但伸长率降低。硼元素能有效降低M_(23)C_6碳化物的Orowan成熟速率,细化马氏体板条,提高9Cr铁素体耐热钢的蠕变强度。     

403Nb钢的组织特征与蠕变行为

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了403Nb钢的蠕变性能特点、变形特征、组织及其变化规律。结果表明：403Nb钢具有明显的温度敏感性,在试验条件下,403Nb钢蠕变激活能为463 kJ/mol,组织为回火板条马氏体,相邻马氏体板条组间取向几乎垂直。在马氏体中存在高密度的位错和尺寸约0.2μm的残留NbC,在马氏体板条界,特别是晶界处沉淀大量更为细小的纳米Cr23C6。蠕变期间,NbC十分稳定,但晶界处（Cr,Fe）23C6部分向（Cr,Fe）7C3转变。403Nb钢的蠕变变形机制是晶界滑移、位错滑移及由位错增值束集引起的动态再结晶,对上述过程碳化物起到阻碍作用,提高了钢的蠕变抗力。     

P92钢管高温持久试验及组织演变研究

在不同温度下,对P92钢管进行高温持久试验,并根据试验数据外推出其在625 ℃/105 h的持久强度为103.8 MPa,说明P92钢管具有优异的高温持久性能.分析了P92钢管的金相组织及在高温下的组织演变情况.分析认为,由于P92高温持久试样长时间处于高温环境,马氏体板条发生粗化,板条内位错密度降低,析出相M23C6...     

长期时效对铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢组织的影响

采用扫描电镜、透射电镜和金相显微镜研究了580℃长期时效对ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢显微组织的影响。研究结果表明:在1 050℃×1 h空冷淬火+580℃×2 h空冷回火后,存在纳米尺寸的M6C型碳化物弥散分布在回火马氏体板条上;580℃长期时效处理1 000 h,原奥氏体晶界和马氏体板条界上析出M23C6型碳化物,δ-铁素体中析出M23C6型碳化物和Laves相。     

超超临界机组转子钢FB2持久性能和组织演变研究

以FB2转子钢为研究对象,通过高温持久试验、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等研究手段,研究了FB2转子钢在630℃下的持久性能及组织演变规律。结果表明：FB2转子钢为回火马氏体组织,原奥氏体晶界与晶内均析出了大量细小M23C6碳化物。持久实验中在应力作用下,随时间延长,马氏体板条发生分解逐渐变宽,位错密度下降,M23C6碳化物在原奥氏体晶界和马氏体板条边界上逐渐长大,Laves相逐渐在原奥氏体晶界上析出长大,并聚集成链状分布。微观组织结构的变化会显著影响高温持久性能,但FB2转子钢最长断裂点仍能满足630℃、10⁵ h持久应力不小于100 MPa的要求。     

T91钢服役过程中碳化物的熟化分析

通过碳化物的电解萃取、X衍射分析、能谱分析和透射电镜分析等方法,对不同服役时间的T91钢中的碳化物状态及变化进行了研究.结果表明,经长期高温高压作用后,T91钢中碳化物M23C6发生较显著的熟化.碳化物M23C6颗粒形态多由短条形变为球形,仍以板条界分布为主.同时发现碳化物M23C6的化学成分发生变化,Mo、Cr从基体中的固溶态转移到碳化物中的化合态,碳化物M23C6在T91钢中的含量显著增加,由此对碳化物熟化提出了一些新的见解.     

一种高铬马氏体耐热钢的显微组织和力学性能

研究了高铬马氏体耐热钢(0.09C-10.2Cr-0.52Ni-1.52Mo-0.22V-0.07Nb-3.0Co-0.01Ti-0.0129N-0.0033B)的显微组织和力学性能.结果表明该钢经1100℃×1h空冷正火处理 750℃×1h空冷回火处理后的显微组织为板条状马氏体,在原奥氏体晶界和板条间分布有M23C6碳化物,并有少量1～3μm的M3B2颗粒,马氏体板条内部有10～30 nm的MX型析出相.短期蠕变试验数据显示其在650℃的蠕变性能优于P92钢.     

控轧控冷T92耐热钢的显微组织结构研究

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜研究了电站锅炉用耐热钢T92(9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb)的显微组织结构.结果表明,试验用T92钢在供货状态下的显微组织由板条状回火马氏体、薄片状的ε马氏体、弥散分布的M23C6及MX、少量块状α相组成.板条状回火马氏体为体心立方结构的Fe-Cr固溶体相;在板条马氏体基体上弥散分布着棒状和点状两种形态的析出物,其中主要的析出物为棒状的富含Fe、Cr元素的M23C6型合金碳化物,少量点状析出物为MX型碳氮化物;在板条马氏体之间分布的薄片相为六方结构的ε马氏体,其点阵常数为a=0.25588 nm,c=0.41237 nm,内部为孪晶亚结构.     

铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢中的第二相析出行为

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪等方法研究了铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经1050℃×1 h空冷正火后在不同温度回火的显微组织及第二相析出行为。结果表明:铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢经不同温度回火后,显微组织由板条状回火马氏体和少量δ-铁素体组成,在较低温度(550℃)回火时,高密度纳米尺寸M_6C型碳化物均匀分布在马氏体板条内,随回火温度的升高,M_6C型碳化物长大成细长针状,同时在原奥氏体晶界、马氏体板条界及δ-铁素体周围析出M_(23)C_6型碳化物,继续升高回火温度至700℃,板条内不再有M_6C型碳化物析出,板条界上M_(23)C_6型碳化物颗粒逐渐长大。     

F12耐热钢服役过程中碳化物演变与蠕变空洞的形成

以超期服役的F12马氏体耐热钢炉管作为研究对象,利用TEM、SEM、EDS等手段研究F12耐热钢组织结构在高温服役过程中发生的变化。通过研究材料的显微结构发现,服役过程中F12耐热钢中的马氏体组织发生明显的分解。晶界处的碳化物M23C6严重粗化,碳化物的化学成分变化明显,Cr含量的变化最为显著。而强化相MX相大量回溶,仅有少量残存于晶内。蠕变空洞形成于晶界粗化的碳化物处,和粗化的碳化物与基体出现明显脱离相关。     

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。     

SA-335P92耐热钢焊接区组织和性能研究

研究了钨极氩弧焊(TIGW)打底,焊条电弧焊(SMAW)盖面的焊接工艺下,P92耐热钢焊接区的显微组织及性能.结果表明:在合适的规范参数下,P92钢焊接接头的力学性能良好;焊缝区的显微组织由回火板条马氏体 少量铁索体组成,在马氏体基体上存在有弥散分布的点状析出物;热影响区各区显微组织均为回火马氏体,在板条马氏体的晶内有弥散分布的M23C6碳化物.     

T91钢小径管对接焊口的超声波检测

1T91管子材料的特点T91钢是中合金耐热钢,它是在T9钢的基础上通过添加V,Nb和N等合金元素改进而来,其高温强度因碳化物的析出硬化而得到改进。T91钢是在淬火并经过730～760℃回火热处理后,金相组织呈现典型的马氏体骨架结构,导致M23C6铬碳化物沉积在马氏体骨架的边缘,并形成MX形     

高碳钢中马氏体形貌及其结构

研究了含C量1.6%超高碳钢不同淬火条件下马氏体的形貌及其亚结构.结果表明,超高碳钢淬火组织随奥氏体化温度变化而发生显著变化.奥氏体化温度较高时形成粗大孪晶马氏体;奥氏体化温度较低时淬火组织为位错亚结构的板条马氏体、枣核状马氏体和少量孪晶马氏体,以及未溶碳化物.高分辨电镜观察表明,三维形态像枣核状的马氏体的亚结构为高密度位错.这是由于奥氏体化时碳化物分解比铁索体向奥氏体转变慢;碳化物分解过程中在碳化物原位形成位错堆积;淬火时马氏体优先在位错堆积处形核,并以位错滑移机制长大、增厚,最终形成板条马氏体或枣核状马氏体.     

热处理工艺对403Nb钢组织与蠕变性能的影响

为扩大403Nb耐热钢的使用范围,比较研究了热连轧及热处理态403Nb钢的组织及蠕变性能。结果表明:403Nb钢在高温轧制时发生了动态回复及动态再结晶,组成相包括:α-Fe、Cr23C6及少量的NbC。其中,碳化物颗粒粗大,分布不均。经1050℃淬火后,获得了板条马氏体及残留的NbC。随着淬火温度的提高,晶粒有所长大,当温度达到1150℃时,出现较多沿晶界分布的δ铁素体。采用优化的热处理工艺,即1100℃淬火、650℃回火时,在原马氏体板条内及板条间弥散析出大量纳米级以Cr23C6为主的碳化物,此时,钢的使用温度及蠕变寿命可大幅度提高。文中阐述了钢组织的形成机制。