9-12％Cr鐵素體-馬氏體耐熱鋼的顯微組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、利用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射分析(XRD)、拉伸蠕變試驗(yàn)等方法試驗(yàn)研究了五種成分的9-12％Cr系鐵素體/馬氏體耐熱鋼的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能以及不同熱處理和650℃高溫長期時(shí)效對微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。所得結(jié)論如下： 所研究的9-12％Cr鐵素體/馬氏體耐熱鋼經(jīng)過1100℃×1h正火處理+750℃×1h或700℃×1h高溫回火處理后，其微觀組織特征是板條狀回火馬氏體，在

2、原奧氏體晶界和馬氏體板條界上析出M<,23>C<,6>型碳化物，在板條內(nèi)部的基體上析出納米尺寸的MX型碳氮化物。M<,23>C<,6>型碳化物的數(shù)量隨著碳含量的降低而減少，超低碳鋼中幾乎沒有M<,23>C<,6>碳化物析出。兩種納米尺寸的MX相均勻密集的分布在超低碳鋼的基體內(nèi)，直徑約為30～50nm的較大尺寸MX相富含Nb和Ti，而直徑約10nm的較小尺寸MX相富含V。在含1.5wt.％Mo的鋼中發(fā)現(xiàn)有少量M<,3>B<,2>型硼化物。

3、高Ti含量(0.14wt.％Ti)的鋼中有尺寸約為2μm的粗大TiC顆粒，在馬氏體板條界附近區(qū)域內(nèi)分布有高密度納米TiC析出相。 含高密度MX型納米析出相的高鉻耐熱鋼在高應(yīng)力下具有較長的蠕變斷裂壽命，但隨著蠕變應(yīng)力的降低，蠕變斷裂壽命增加緩慢，表現(xiàn)出較快的高溫強(qiáng)度退化速度。蠕變裂紋易于在粗大的TiC顆粒與基體的界面處形成，導(dǎo)致高Ti含量(0.14wt.％Ti)的鋼的蠕變性能大大降低。 鋼樣經(jīng)1100℃×1h正火+700℃

4、×1h或750℃×1h回火熱處理后在650℃長期時(shí)效處理過程中，MX析出相向四方結(jié)構(gòu)的Z-相轉(zhuǎn)化，且高N含量的鋼中Z-相的形成較早；由于Z-相和MX相有相似的組成元素，故Z-相的形成消耗了MX相，降低MX相的強(qiáng)化作用。 650℃長期時(shí)效期和蠕變過程中，在板條和晶界析出大顆粒Fe<,2>Mo(含Mo，不含W鋼)或：Fe<,2>W型(含W鋼)Laves相；在含W鋼中，時(shí)效500h前，Laves相逐漸析出，彌散強(qiáng)化效應(yīng)提高，鋼樣硬度增