新型高Cr鐵素體耐熱鋼相變行為及焊接性.pdf

1、高Cr鐵素體耐熱鋼廣泛用于超(超)臨界火力發(fā)電。為解決日益突出的能源和環(huán)境問題,開展旨在提高高Cr鐵素體耐熱鋼耐熱溫度的研究勢在必行。在此背景下,本文就自行開發(fā)的新型高Cr鐵素體耐熱鋼在奧氏體化和淬火后的相變行為及其焊接性進行了系統(tǒng)的研究,結(jié)合顯微組織分析研究了該鋼種在650℃高溫時效過程中的組織演化規(guī)律。在大量試驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上得到了如下結(jié)論:
　　(1)相變行為研究:第一,臨界區(qū)奧氏體化后室溫組織為奧氏體+鐵素體的雙相

2、組織;完全奧氏體化時,M23C6沉淀相約在950~1000℃析出溶解,δ-鐵素體在1050℃后開始逐漸形成。模型擬合確定的奧氏體晶粒長大激活能為58.7kJ/mol,馬氏體相變的生長激活能和界面遷移速率均隨奧氏體化溫度和程度的提高而減小。第二,新型高Cr鐵素體耐熱鋼淬火時只發(fā)生馬氏體相變,室溫組織中含有δ-鐵素體和少量的殘余奧氏體。隨淬火溫度降低,馬氏體相變起止溫度均升高,沉淀相的體積分數(shù)和顆粒尺寸均增大,殘余奧氏體在700℃淬火時完全

3、消失。實驗結(jié)果與“擴展”相變動力學模型擬合結(jié)果吻合良好,馬氏體板條橫縱比隨淬火溫度降低而升高,形核率降低。
　　(2)焊接性研究:第一,在達到焊接熱循環(huán)峰值溫度時,組織中只存在δ-鐵素體相,且因不能完全轉(zhuǎn)化為奧氏體而部分殘留下來,并發(fā)現(xiàn)δ-鐵素體內(nèi)析出富硼 M23C6沉淀相。基于晶界位置飽和形核理論和氮擴散控制相變進行了動力學建模,模型模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好,表明在焊接過程中氮可能是控制高溫相變的主要合金元素。第二,對焊接接頭

4、的研究表明,焊縫組織發(fā)生回復再結(jié)晶,且受M23C6相的析出位置影響,超過70％的M23C6相在晶界析出,晶內(nèi)和晶界的M23C6相顆粒尺寸都較大,通過理論計算證實 MX沉淀相析出量很少。焊后熱處理過程中,保溫時間對馬氏體板條尺寸的影響更顯著。
　　(3)等溫時效研究:隨著時效時間的延長,新型高Cr鐵素體耐熱組織中馬氏體板條特征逐漸消失,形成等軸晶粒,晶界析出相形狀和組分逐漸變化,最終形成Laves相。成分偏聚和粗大沉淀相顆粒周圍位錯