新型马氏体耐热钢G115的蠕变性能研究

G115是钢铁研究总院与宝钢联合开发的应用于600~650℃的超超临界锅炉用管钢。对G115热挤压管在130MPa应力下,分别进行625、650和675℃的蠕变性能试验,通过不同温度下蠕变曲线对比,发现G115钢的持久蠕变性能对温度参数较为敏感,提高持久蠕变温度,导致蠕变试样的稳态蠕变速率大大增加;同时对在650和675℃下的持久蠕变断裂试样的金相组织进行分析,两个温度下断裂的两个持久蠕变试样的断裂机制主要是晶界蠕变孔洞的出现和晶内马氏体板条密度降低导致。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金的蠕变行为

研究Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金在不同温度(200~300℃)和应力(30~110MPa)条件下的蠕变行为,利用金相显微镜、透射电镜等分析蠕变过程中合金组织的演变。结果表明:温度较低时(200~250℃),蠕变曲线分为瞬时和稳态蠕变两部分,利用Arrhenius公式计算出合金的平均应力指数n=2,由此判断蠕变机制是晶界滑移机制,平均蠕变激活能Q=85.6kJ/mol;当温度为300℃时,合金经过短暂的瞬时蠕变和稳态蠕变阶段后,很快进入断裂阶段。n=4.2,蠕变机制为位错攀移机制,Q=145.5 kJ/mol。在温度较低时,稀土元素所形成的析出相β￠相阻碍位错的运动,从而提高合金的抗蠕变能力;随蠕变温度升高,析出相转变为β相,在晶界处聚集长大,使晶界处易产生应力集中,促使孔洞的形成,导致合金发生蠕变断裂。     

一种11%Cr马氏体耐热钢的组织和105h持久强度

研究了一种11Cr-6Co-2W-1Mo马氏体耐热试验钢的组织结构和蠕变性能。结果显示，该耐热钢微观组织为回火马氏体和少量分布在原奥氏体边界的δ-铁素体，析出相主要为M₂₃C₆、MX。基于不同温度与应力下短时蠕变测试结果，利用Larson-Miller参数法和新蠕变模型与Monkman-Grant关系式相结合的方法，预测得到该耐热钢于650℃下服役10⁵ h的持久强度分别为69和18 MPa;后者预测得到的持久强度更低，这是因为基于该模型得到的试验钢的应力指数，在低应力比区间的试验值远低于其高应力比区间的试验值。蠕变测试后试样微观组织和析出相的定量分析结果显示：不同应力比区间，钢中马氏体板条和析出相尺寸在高应力比区间随测试应力降低而粗化的速率明显低于其在低应力比区间的速率，表明这些组织结构演变特征是导致试验钢的应力指数在低应力比区间远低于其在高应力比区间的原因。     

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。     

新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

摘要：对500℃/950MPa条件下经845-8 h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析,并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明,蠕变断裂后,基体中呈链状分布的M6C相显著粗化,平均等效直径达到3.0μm,体积分数达到3.85%;马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相,尺寸在10～25nm之间,面积比达20%;蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生,其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关;并且与高密度Laves相的析出有关;因此,控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。     

回火温度对COST-FB2转子钢析出相与力学性能的影响

 为了调整COST-FB2转子钢的强韧性,采用OM、SEM和TEM等手段研究了回火温度对COST-FB2转子钢的析出相类型与力学性能的影响。结果表明,随着回火温度由350 ℃升高到750 ℃,试验钢的强度、硬度不断下降,塑性和冲击功上升;试验钢350 ℃和570 ℃回火后的高强低韧性可通过再次在700 ℃回火改善。淬火后COST-FB2转子钢中的残余奥氏体,可通过在570 ℃回火消除;在350 ℃和570 ℃回火后马氏体板条内部有大量针状的M₃C,700 ℃回火后的显微组织中M₃C消失,M₂₃C₆在原奥氏体晶界和马氏体板条界上析出,750 ℃回火后晶界上的M₂₃C₆有聚集粗化的现象,部分马氏体板条存在回复现象。     

3W-3Co系新型铁素体叶片钢高温组织演变及其对性能的影响

对3W-3Co系新型铁素体叶片钢620℃持久试样微观组织进行了观察,研究了试验材料在高温蠕变过程中组织演变及其对性能的影响。结果表明,试验钢经1 100℃×1 h油淬+720℃×2 h空冷后主要析出相为(Cr,W,Co) 23C6、Nb(CN)和(W,Mo) 3B2;在10 000 h内随着高温蠕变时间的延长,(Cr,W,Co) 23C6相在晶界和晶内聚集长大明显,导致材料塑性和硬度值下降,Nb(CN)、(W,Mo) 3B2和Laves相对材料塑性和硬度值影响不明显。     

不同回火温度下G115钢熔敷金属的显微组织及硬度

对G115钢熔敷金属焊后在不同的的温度下进行了热处理试验,并对其宏观及微观组织进行了观察,同时进行了熔敷金属的硬度测试,结果表明,G115钢熔敷金属焊后在740℃～780℃范围内回火均为典型的回火马氏体组织,在780℃回火马氏体板条束特征明显,板条块位向差明显,硬度为238HV15,属最佳的回火温度目前超(超)临界火力发电厂机组的蒸汽温度参数约630℃,用到的钢种主要为P92钢,为了提高发电效率,进一步降低废气排放,提升环境质量,国际上正在对适用于蒸汽温度参数为650℃的新型耐热钢进行研究[1,2],我国钢铁研究总院和上海宝钢共同开发了新型马氏体耐热钢G115,该钢种的各项性能指标均优于目前普遍应用的P92钢,有望于在将来替代P92钢得到广泛应用,目前各项研究大部分集中在G115钢母材上[3,4],而对G115钢焊接方面的报道较少,G115钢为高合金钢,淬硬性大,焊后必须进行高温回火处理得到回火马氏体组织,回火温度太高或太低都会影响其长期使用性能,本文研究了不同回火温度下熔敷金属的微观组织,并对显微硬度进行了测试,以便对后期G115钢的焊接应用提供一定的借鉴及指导作用。     

FGH95镍基合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了FGH95合金的蠕变特征与变形机制.结果表明:经高温固溶及"盐浴"冷却后,FGH95合金的组织结构由细小γ'相及粒状碳化物弥散分布于γ基体所组成,由于沿晶界不连续析出的粒状(Ti,Nb)C相可提高合金的晶界强度,并抑制晶界滑移,故使其在650℃、1 034MPa条件下有较小的应变速率和较长的蠕变寿命.合金在蠕变期间的变形机制是位错切割γ或γ'相,其中,当(1/2)<110>位错切入γ相,或<110>超位错切入γ'相后,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态;蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,其引起的应力集中致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制.     

高温与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承钢微观组织演变

 对热处理态的高温Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承试验钢在500℃下进行不同应力的持久试验,采用内插法得到500℃,500h的断裂强度为1022MPa;借助金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等仪器观察试验钢持久试验前后的微观组织变化。结果表明：500℃条件下,随着加载持久应力由1150MPa降低至950MPa,试验钢断裂时间由96.4h延长至845.8h,基体中碳化物平均尺寸由0.3μm长大到0.5μm以上,所占面积分数由1.65%上升至3.85%;随着持久应力的降低及断裂时间的延长,马氏体板条束发生剪切变形—碎化—重新排列的变形过程,位错密度呈下降趋势;持久断裂前后,试验钢基体中析出相均为M6C型碳化物。