摻雜P91鐵素體耐熱鋼熱塑性的研究.pdf

1、P91鐵素體耐熱鋼具有良好的高溫強度和抗氧化性能,是火力發(fā)電機(jī)組用鋼的首要選擇,廣泛應(yīng)用于超高臨界電站鍋爐蒸汽管和高溫容器上。
　　P91鋼在熱加工矯直時易產(chǎn)生表面橫向裂紋,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,裂紋的形成主要是由于熱塑性的降低造成的。本文以P91鋼(含雜質(zhì) Sn的P91鋼和含雜質(zhì)S的P91鋼)為實驗材料,在高溫蠕變實驗機(jī)上以10-3/s的應(yīng)變速率進(jìn)行拉伸試驗,以斷面收縮率為熱塑性的評估指標(biāo),研究P91鋼在700～1010℃之間熱塑性

2、的變化情況。借助掃描電鏡(SEM)、金相顯微鏡、場發(fā)射槍掃描透射電鏡(FEG-STEM)對熱塑性低谷出現(xiàn)的原因進(jìn)行了探討。
　　通過測量試樣的斷面收縮率,分別得到含 Sn和含 S的P91鋼的熱塑性曲線。結(jié)果顯示,這兩種鋼都在700～960℃溫度區(qū)間出現(xiàn)兩個明顯的塑性低谷,其中含S的P91鋼的兩個塑性低谷分別位于797℃和822℃,含Sn的P91鋼的塑性低谷分別位于800℃和835℃,且在整個溫度區(qū)間含S鋼的塑性明顯低于含Sn鋼。S

3、EM結(jié)果顯示,所有試樣皆為韌性斷裂,且斷口上韌窩的數(shù)量和深度變化反映的塑性的變化規(guī)律與熱塑性曲線符合。試樣在低于960℃變形時不發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶,即960℃以下出現(xiàn)的兩個塑性低谷與再結(jié)晶無關(guān)。透射電鏡結(jié)果顯示,試樣中只存在極少量的第二相質(zhì)點且不同溫度下試樣中第二相的數(shù)量尺寸沒有明顯的區(qū)別,因此P91鋼塑性的變化及低谷的出現(xiàn)與第二相無關(guān)。
　　詳細(xì)分析了P91鋼出現(xiàn)塑性低谷的原因。含S鋼和含Sn鋼分別在797℃和800℃下出現(xiàn)沿原奧氏

4、體晶界分布的薄膜狀先共析鐵素體,是造成該溫度下出現(xiàn)塑性低谷的主要原因。通過帶場發(fā)射槍的掃描透射電鏡對變形后的含Sn鋼原奧氏體晶界的化學(xué)成分進(jìn)行測量,結(jié)果表明,塑性變形誘導(dǎo)Sn在原奧氏體晶界出現(xiàn)非平衡晶界偏聚,在835℃下出現(xiàn) Sn的偏聚峰,由于 Sn在晶界處的偏聚降低了界面結(jié)合力,導(dǎo)致熱塑性曲線上出現(xiàn)另一個塑性低谷。同時理論預(yù)測了含S鋼822℃塑性低谷的出現(xiàn)與S在原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。另外,由于MnS夾雜物的存在導(dǎo)致P91鋼的塑性降低,