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时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

作者:兰州厚壁无缝钢管    来源:兰州锅炉管    点击数:   更新时间:2017年03月29日 【字体:

时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

S31042钢是25Cr-20Ni型的新型奥氏体耐热钢,具有优良的抗蒸汽腐蚀性能和较高的持久强度,是超超临界火电机组过热器和再热器的优良材料。作为锅炉过热器和再热器部件,材料长期在高温高压下服役,材料的微观组织会逐渐发生变化,主要表现在第二相的析出、长大和转变、新的相的形成等,而微观组织结构的变化将直接影响材料的性能。本工作对S31042钢不同温度时效下析出相的种类、形貌和尺寸进行深入研究,探讨了M23C6相的熟化规律及时效温度对析出相的影响。 

  试验材料采用25kg真空感应炉冶炼,锻成Φ16mm棒材,化学成分(质量分数,%)为:C0.051,Si0.28,Mn1.30,Ni20.60,Cr24.01,Nb0.37,N0.24,V0.21,B0.0085。试验钢经1250℃×30min固溶处理后,分别在650、700、750℃进行长时时效处理。每个温度下均设定7个时效时间,即10、100、300、1000、3000、6000、10000h时效处理。采用OlympusGX51型光学金相显微镜、HitachiS-4300扫描电镜及H-800型透射电镜观察显微组织形貌及析出相分布特征。结果表明: 

  (1)S31042钢在650、700、750℃长时时效中的析出相有M23C6相、Z相、MX相(Nb(C、N))和σ相。时效温度升高有利于σ相的析出,且σ相易附着在M23C6相上形核析出。 

  (2)时效温度对晶界上的M23C6相的演变影响显著,随着时效温度升高,M23C6相的析出速率和粗化速率均明显升高,形貌演变过程也明显加快。时效温度对Z相的影响较小,长时时效过程中,其尺寸和形貌随时效温度变化较小,在钢中稳定存在。 

  (3)晶界上的M23C6相的熟化遵循扩散控制的三次方长大规律,M23C6相的粗化受C元素的扩散控制,Z相的粗化则主要受Nb元素的扩散控制。 

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