HR3C鋼中σ相析出動(dòng)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(guò)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(duì)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(shí)間增加不斷老化，機(jī)組運(yùn)行安全性和可靠性下降，甚至發(fā)生早期失效。因而對(duì)服役過(guò)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(guò)程中N

2、bCrN、M23C6、Nb(C，N)等相的析出及其對(duì)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(wèn)題給出報(bào)道。HR3C鋼從成分設(shè)計(jì)上抑制σ相的析出，但國(guó)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(wèn)題，我們的前期工作對(duì)700℃～800℃時(shí)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(huì)顯著降低材料的力學(xué)性能和蠕變性能，因而，對(duì)于HR3C鋼中σ相的析出行為及對(duì)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(guò)金相顯微鏡、X射線衍射分析儀、掃描電子顯微鏡等對(duì)HR3C鋼高溫時(shí)效過(guò)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(duì)σ相析出動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行分析，并研究了時(shí)效過(guò)程中HR3C鋼性能的變化，同時(shí)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(shí)效足夠時(shí)間后，都會(huì)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(dòng)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(cè)，在接近實(shí)際服役溫度的650℃時(shí)效，σ相的轉(zhuǎn)變量達(dá)到5％只需約10500h;同樣時(shí)效條件下，國(guó)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(shí)效過(guò)程中σ相的析出時(shí)間;對(duì)700℃時(shí)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(shí)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)