10CrMoWVNbN鐵素體耐熱鋼組織與性能研究.pdf

1、為適應開發(fā)超超臨界氣輪機發(fā)電機組的需要，國內鋼廠從國外引進了多種高性能的改性9～12Cr鋼。10CrMoWVNbN(10705AJ)就是其中的一種。為了加快對該鋼在超超臨界發(fā)電機組的使用，突破國外廠商的技術壁壘，迫切要求自行掌握該鋼種的性能數(shù)據(jù)和組織演化，以充分發(fā)揮其性能，并實現(xiàn)該鋼的國產化。 本文對該鋼的組織與性能進行兩個方面的考察，一是研究熱處理制度對組織的影響，二是高溫力學行為和蠕變過程中的組織演變。 通過對不同熱

2、處理制度得到的樣品，采用OM，EBSD和TEM分別研究其組織，形貌和亞結構，研究固溶溫度和回火溫度對組織的影響；并對這些樣品進行萃取試驗，研究樣品中碳化物的質量百分比。發(fā)現(xiàn)：對于六合樣品合適的熱處理制度為1140℃淬火1h，680℃回火2h；上五的樣品，采用1100℃淬火1h，660℃回火2h；對萃取碳化物的研究，六合樣品的碳化物析出量較上五的高，但性能是否優(yōu)異，仍待進一步檢驗；回火過程中，組織內存在原位再結晶現(xiàn)象，使馬氏體板條破碎，形

3、成新的晶粒，通過對亞結構的觀察分析，回火后晶粒內部大量位錯纏結，形成亞晶，碳化物在晶界處彌散析出。 高溫力學性能研究中，分別進行了短期蠕變試驗和長時蠕變試驗。短期蠕變試驗中，對蠕變第一階段進行了唯象分析，蠕變第一階段的激活能為45.7 ～ 119.7 kJ/mol，遠低于Fe在?-Fe及?-Fe中自擴散的激活能(280 kJ/mol)；且蠕變激活能隨應力增大而減小，表明應力高，靠溫度提供能量起伏?。谎芯苛巳渥冏钚∷俾逝c應力和溫度

4、的關系，發(fā)現(xiàn)10705AJ材料的應力指數(shù)在2左右，比較偏低，對應的變形機制主要為位錯滑移控制，材料析出相對位錯釘扎作用較弱；而通過對最小蠕變速率與溫度關系研究，激活能存在兩個區(qū)間，對應兩種變形機制。長時蠕變試驗研究了穩(wěn)態(tài)蠕變速率與應力的關系，得到的應力指數(shù)較短期蠕變數(shù)據(jù)分析有所出入，一方面是短期蠕變行為的試驗仍需改進；另一方面，材料自身的缺陷也是造成性能變化較大的因素。 蠕變過程的組織演變，分別采用了AFM研究了短期蠕變試樣的形

5、貌像，EBSD研究了長時蠕變組織的顯微結構和TEM研究了亞結構。短期蠕變試驗中，適當?shù)膽δ艽偈辜毿浬⒌奶蓟锓植荚诰Ы缣?，改善材料的蠕變性能，而在高溫低應力下卻更易加劇碳化物析出長大的不均勻性。EBSD和TEM分析都表明在蠕變過程中有亞晶（界）生成，除存在原始大角度晶界的連續(xù)破壞外，還存在亞晶界和大角度晶界的動態(tài)生成現(xiàn)象。在回火和蠕變過程中都存在原位再結晶和形核再結晶機制的競爭關系，隨溫度上升，碳化物釘扎晶界作用減弱，后者的作用上升