11Cr-6Co-2W-1Mo鐵素體耐熱鋼蠕變性能及氧化行為的研究.pdf

1、鐵素體耐熱鋼在超臨界火力發(fā)電廠中鍋爐和蒸汽輪機(jī)組的應(yīng)用中引發(fā)了人們強(qiáng)烈的興趣。為了提高熱效率，需要更高蠕變強(qiáng)度的耐熱鋼去適應(yīng)更高的蒸汽溫度和壓力。為了接近或達(dá)到在650℃下，105h后斷裂的蠕變強(qiáng)度為100MPa這個(gè)目標(biāo)，有必要將耐熱鋼的650℃下的蠕變強(qiáng)度提高到P92的2倍，Ennis et al根據(jù)修正后的Monkman-Grant關(guān)系估計(jì)在650℃下P92的蠕變強(qiáng)度為55MPa，與此同時(shí)抗蒸汽氧化也必須提高。如果通過添加合金元素來

2、達(dá)到抗氧化保護(hù)，那么有必要將鋼中Cr的含量從9％提高到11％或者更多。
　　本研究設(shè)計(jì)了一種新型的11％Cr回火馬氏體鋼，其中Co的含量設(shè)計(jì)為6％，作為主要的奧氏體形成元素，為了避免δ鐵素體的形成。同時(shí)為了促進(jìn)富含V的MX型氮化物作為細(xì)小和熱力學(xué)穩(wěn)定的粒子從而使得鋼在高溫下具有更長期的服役壽命和消除富含Cr的M23C6碳化物，將這種11％Cr鋼的碳的濃度降到一個(gè)非常低的水平是至關(guān)重要的。試樣鋼經(jīng)熱處理后，分別在650℃、700℃和

3、750℃不同應(yīng)力下進(jìn)行蠕變測試。在蠕變過程中，LAVES相主要沿原奧氏體晶界和馬氏體板條界析出。但是LAVES相隨后的粗化導(dǎo)致了長期蠕變強(qiáng)度下降。根據(jù)L-M曲線，試驗(yàn)鋼在650℃，105h后斷裂的持久強(qiáng)度為52MPa，遠(yuǎn)低于目標(biāo)值100MPa。試樣鋼在650℃、空氣中氧化8875h后出現(xiàn)了分級氧化特征。動力學(xué)第一階段是低速氧化的過程，主要對應(yīng)著Cr2O3膜的緩慢生長。氧化動力學(xué)第二階段是Fe離子迅速通過Cr2O3膜至表面形成(Fe0.6