国产T91耐热钢650℃蠕变断裂微观机理

在650 ℃下对国产T91耐热钢进行了标准拉伸持久试验,采用外推法计算出该钢105 h的持久强度极限为55.42 MPa.使用OM、SEM、TEM和 XRD对不同应力状态下的蠕变断裂试样微观组织进行分析比较.研究结果显示,随着持久断裂时间的延长,T91耐热钢蠕变断裂状态由韧性断裂向脆性断裂模式改变;材料中出现马氏体板条组织分解、M23C6碳化物粗化、位错密度降低和再结晶等现象.析出相强化作用的下降,马氏体板条的碎化和多边形化以及位错机构的退化是国产T91耐热钢蠕变性能下降的主要原因.碳化物的EDS分析表明,不同形貌M23C6碳化物成分存在差异,含Si元素M23C6碳化物更可能在持久过程中长大.     

B元素迁移对耐热钢高温持久性能的影响

对某新型含有3%Co、3%W和微量B的12%Cr系耐热钢进行调质处理后,常温力学性能及金相组织能满足规范要求,但高温短时持久性能多次出现不合格,对此进行了研究。结果表明,如果B元素大量向晶内迁移,将形成含B量极高的第二相质点,对抑制M23C6和Laves相的粗化,促进MX的细化,稳定析出物,抑制板条状马氏体组织回复的作用明显减弱,晶界强化作用将明显削弱,造成高温短时持久性能下降,其蠕变断裂方式为延性断裂。     

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.     

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。     

11%Cr铁素体/马氏体钢蠕变前后的析出相研究

利用透射电镜和能谱仪研究了一种11%Cr铁素体/马氏体钢在蠕变前后的析出相的类型、成分、形貌以及尺寸分布。结果表明,蠕变前钢中的析出相主要为富Cr的M_(23)C_6碳化物,富Nb/富Ta-Nb的MX碳化物,富Nb的MX碳氮化物。在600℃,150 MPa应力下蠕变1100 h后(未发生断裂),M_(23)C_6相的化学成分和尺寸几乎没有变化,Ta-Nb富集的MC析出相溶解,Nb富集的MX析出相内Nb元素含量少量上升,Ta与Cr元素含量下降。MX相的尺寸在蠕变后明显减小。此外,在蠕变后的钢中发现了(Fe,Cr)_2W型的Laves相和M_6C型的碳化物。     

铁素体/马氏体钢P92在形变热处理过程中析出相的形成机理

形变热处理(TMT)可以有效改善9%～12%Cr铁素体/马氏体钢的力学性能。为了更好的理解形变热处理对钢材力学性能的影响,尤其是对钢中析出相的影响,本研究利用透射电镜对形变热处理后铁素体/马氏体钢P92中的MX、M23C6和M2X 3种析出相的形成机理进行了着重分析。结果表明,由于富铌/钒的M(C,N)和富铬M23C6碳化物的析出温度高于富铬M2(C,N)碳氮化物的析出温度,且富铬M2X的形核体积自由能的改变量最小,形变热处理过程中富铬M2X相优先在P92钢的基体中析出。     

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     

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。     

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.     

9%Cr马氏体耐热钢C9MVW和5Co1焊条的研制

9%Cr马氏体耐热钢由于其优异的抗蠕变断裂性能,大量应用于火力发电汽轮机、锅炉及管道等设备的关键部位。C9MVW焊条及5Co1焊条是为匹配不同成分的母材,在9%Cr钢成分基础上分别添加适量的钨(W)元素及钴(Co)元素,以提高材料的抗高温蠕变性能及高温耐磨性能。两种焊条在全位置焊接时都具有良好的焊接性,且化学成分、力学性能及扩散氢含量均满足指标设计要求,高温持久强度经过专业机构测定均满足应用要求。     

高铬钢蠕变析出相变化分析概述

高温材料蠕变特性的退化不仅限制了服役在高温下指定应力的设备部件正常运作,并且会缩短其结构使用寿命。这个过程主要是受蠕变析出相的影响。针对我国电炉锅炉部件用钢为高铬（9%12%Cr）耐热钢,其一般热处理工艺为"正火+回火",所得到的析出相为M23C6碳化物和MX碳氮化合物组成的回火马氏体组织,在高温蠕变或时效过程中还会析出Laves相的情况。随着发电厂锅炉蒸汽参数的不断提高,耐热钢性能要求也随之提高,而析出相是决定材料能否服役的重要因素之一。因此文章综合国内外对高铬钢析出相的研究成果,对蠕变或时效过程中各个析出相的特征、析出规律以及对于高温蠕变断裂性能的影响加以分析,并作出蠕变析出物稳定性评价,从而有助于对高温高压下工作部件结构安全性进行把握,对研究蠕变性能及对蠕变寿命预测分析具有重要意义。     

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.     

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。     

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。     

SAVE12钢蠕变前后的微观组织分析

借助光学显微镜和透射电镜,研究了SAVE12钢的微观组织。结果表明,蠕变前后SAVE12钢组织主要为马氏体,也有少量δ-铁素体。蠕变前SAVE12钢中主要存在3种析出相,分别为富Nb的MX相,富Cr的M23C6相和富Fe的M5C2相。蠕变后部分MX相发生三点变化:Nb元素少量下降,其它金属元素少量增加;Nb元素较大下降,而Ta和W元素较大增加,变成富Ta的MX相;Nb元素较大下降,而Cr和V元素较大增加。蠕变后M23C6相化学成分基本没有变化,但析出量增加,且颗粒尺寸长大的不明显。蠕变后在δ-铁素体中有Laves相析出。     

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.     

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。     

新型耐热钢P92焊缝金属微观组织研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射分析等方法,研究了新型耐热钢P92钢焊缝金属的微观组织特征。结果表明:P92钢焊缝金属组织由马氏体、残余奥氏体和析出相组成,其马氏体板条束和马氏体板条尺寸都比较大,残余奥氏体含量远低于正火态P92钢组织中的含量,而析出相主要为V/Nb(C,N)、Fe3C和M23C6,其中M23C6含有多量W、Mo合金元素。     

高Cr铁素体耐热钢的相变行为研究

利用差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射分析研究了一种超超临界火力发电机组用高铬铁素体系耐热钢的显微组织和相变行为。结果表明:试验钢加热时在600~1100℃依次发生磁性转变、奥氏体形成、M23C6型碳化物溶解和奥氏体向δ-铁素体转变,奥氏体开始形成温度为853℃,空冷或以40℃/min的速度冷却时发生马氏体转变,马氏体开始转变温度为382℃。含Nb的MC型碳化物非常稳定,在试验温度范围不能完全溶解到奥氏体中。