HR3C鋼中σ相析出動力學(xué)研究.pdf

1、HR3C鋼作為一種新型奧氏體耐熱鋼具有較高的蠕變強(qiáng)度，特別是良好的抗高溫氧化腐蝕性能，因而廣泛應(yīng)用于超超臨界機(jī)組的過熱器和再熱器上。由于超超臨界電站壽命要求達(dá)到30～40年，對設(shè)備用鋼的穩(wěn)定性也有較高的要求，高溫高壓條件致使部件用鋼的組織結(jié)構(gòu)隨著服役時間增加不斷老化，機(jī)組運行安全性和可靠性下降，甚至發(fā)生早期失效。因而對服役過程中HR3C鋼顯微組織穩(wěn)定性、力學(xué)性能變化及可靠性的研究具有重要意義。
　　目前，就HR3C鋼在服役過程中N

2、bCrN、M23C6、Nb(C，N)等相的析出及其對性能影響已有大量的研究，而只有很少的研究者就HR3C鋼中σ相的析出問題給出報道。HR3C鋼從成分設(shè)計上抑制σ相的析出，但國內(nèi)外近期的研究工作發(fā)現(xiàn)服役后HR3C鋼管出現(xiàn)脆性問題，我們的前期工作對700℃～800℃時效的住友HR3C鋼進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)有σ相的析出。一般認(rèn)為，σ相的析出會顯著降低材料的力學(xué)性能和蠕變性能，因而，對于HR3C鋼中σ相的析出行為及對材料性能的影響需要進(jìn)行更多、更細(xì)致的

3、研究。
　　本研究通過金相顯微鏡、X射線衍射分析儀、掃描電子顯微鏡等對HR3C鋼高溫時效過程中σ相的析出進(jìn)行確認(rèn)，主要借助顯色腐蝕半定量方法，結(jié)合Avrami方程對σ相析出動力學(xué)行為進(jìn)行分析，并研究了時效過程中HR3C鋼性能的變化，同時初步探究了推遲σ相析出的熱處理工藝。
　　研究結(jié)果表明，HR3C鋼在650～800℃時效足夠時間后，都會有σ脆性相在晶界析出;根據(jù)顯色腐蝕半定量方法結(jié)合Avrami公式得到HR3C鋼中σ相析出

4、的動力學(xué)曲線，C曲線的鼻尖溫度在750℃附近，并且根據(jù)預(yù)測，在接近實際服役溫度的650℃時效，σ相的轉(zhuǎn)變量達(dá)到5％只需約10500h;同樣時效條件下，國產(chǎn)HR3C鋼比住友HR3C鋼更容易析出σ相;將HR3C鋼在1200℃預(yù)固溶處理1h可以有效推遲后續(xù)時效過程中σ相的析出時間;對700℃時效下不同狀態(tài)HR3C鋼的硬度、沖擊韌性及蠕變持久性能研究發(fā)現(xiàn)，初始態(tài)試樣直接時效至2000h，硬度增加，沖擊韌性大幅下降，持久壽命明顯降低;1200℃預(yù)