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時效溫度對S31042奧氏體耐熱鋼析出相的影響

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

S31042鋼是25Cr-20Ni型的新型奧氏體耐熱鋼,具有優良的抗蒸汽腐蝕性能和較高的持久強度,是超超臨界火電機組過熱器和再熱器的優良材料。作為鍋爐過熱器和再熱器部件,材料長期在高溫高壓下服役,材料的微觀組織會逐漸發生變化,主要表現在第二相的析出、長大和轉變、新的相的形成等,而微觀組織結構的變化將直接影響材料的性能。本工作對S31042鋼不同溫度時效下析出相的種類、形貌和尺寸進行深入研究,探討了M23C6相的熟化規律及時效溫度對析出相的影響。 

  試驗材料采用25kg真空感應爐冶煉,鍛成Φ16mm棒材,化學成分(質量分數,%)為:C0.051,Si0.28,Mn1.30,Ni20.60,Cr24.01,Nb0.37,N0.24,V0.21,B0.0085。試驗鋼經1250℃×30min固溶處理后,分別在650、700、750℃進行長時時效處理。每個溫度下均設定7個時效時間,即10、100、300、1000、3000、6000、10000h時效處理。采用OlympusGX51型光學金相顯微鏡、HitachiS-4300掃描電鏡及H-800型透射電鏡觀察顯微組織形貌及析出相分布特征。結果表明: 

  (1)S31042鋼在650、700、750℃長時時效中的析出相有M23C6相、Z相、MX相(Nb(C、N))和σ相。時效溫度升高有利于σ相的析出,且σ相易附著在M23C6相上形核析出。 

  (2)時效溫度對晶界上的M23C6相的演變影響顯著,隨著時效溫度升高,M23C6相的析出速率和粗化速率均明顯升高,形貌演變過程也明顯加快。時效溫度對Z相的影響較小,長時時效過程中,其尺寸和形貌隨時效溫度變化較小,在鋼中穩定存在。 

  (3)晶界上的M23C6相的熟化遵循擴散控制的三次方長大規律,M23C6相的粗化受C元素的擴散控制,Z相的粗化則主要受Nb元素的擴散控制。 

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