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(wèn)題,開展旨在提高高Cr鐵素體耐熱鋼耐熱溫度的研究勢(shì)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(jìn)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(shí)效過(guò)程中的組織演化規(guī)律。在大量試驗(yàn)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(shí),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(zhǎng)大激活能為58.7kJ/mol,馬氏體相變的生長(zhǎng)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(shí)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?jǐn)?shù)和顆粒尺寸均增大,殘余奧氏體在700℃淬火時(shí)完全

3、消失。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與“擴(kuò)展”相變動(dòng)力學(xué)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(dá)到焊接熱循環(huán)峰值溫度時(shí),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(lái),并發(fā)現(xiàn)δ-鐵素體內(nèi)析出富硼 M23C6沉淀相?；诰Ы缥恢蔑柡托魏死碚摵偷獢U(kuò)散控制相變進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模,模型模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,表明在焊接過(guò)程中氮可能是控制高溫相變的主要合金元素。第二,對(duì)焊接接頭

4、的研究表明,焊縫組織發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶,且受M23C6相的析出位置影響,超過(guò)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(guò)理論計(jì)算證實(shí) MX沉淀相析出量很少。焊后熱處理過(guò)程中,保溫時(shí)間對(duì)馬氏體板條尺寸的影響更顯著。
　　(3)等溫時(shí)效研究:隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng),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(cuò)