论文部分内容阅读
在目前以及未来一段时间内,燃煤发电仍占据着发电领域中重要的位置。超超临界机组是我国电力现阶段向着高效、节能和环保的能源洁净利用方向发展的重要手段。HR3C钢是一种目前被广泛应用于超超临界机组的奥氏体耐热钢,具有优异的高温持久性能和抗高温腐蚀性能。然而,HR3C钢在一定条件下会析出σ脆性相。课题组前期分析不同公司生产的HR3C钢时,发现两种钢成分无明显差异,但在时效过程中σ相析出动力学存在明显差异。考虑到HR3C钢生产工艺的差异对σ相析出产生影响的可能性,本文分析冷变形和固溶处理对HR3C钢在长期时效过程中σ相析出行为及脆性的影响作用,以期能够为改善钢的服役脆性提供依据。本文以热轧处理的HR3C钢胚料作为研究对象,将材料进行冷轧至8%变形量和50%变形量,分别在1093℃、1143℃和1193℃固溶处理20 min的预处理,预处理的样品在700℃和750℃下进行长时时效。通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针等对HR3C钢中σ相的析出形貌和成分进行观察。利用显色腐蚀的方法结合JMA模型分析冷变形程度和固溶处理温度对HR3C钢时效过程中σ相析出含量和动力学的影响。同时通过维氏硬度测量和冲击实验的方法讨论第二相析出与脆性之间的关系。研究结果表明:冷变形对HR3C钢中σ相的析出起着促进作用,随着变形量由8%增加到50%,750℃时效条件下σ相析出的时间提前1300小时,晶界M23C6和晶内富Nb相的析出也有着影响。提高固溶处理温度可以有效延缓σ相的析出,变形量8%的样品1093℃固溶后750℃时效1500小时σ相析出含量接近1%,提高100℃的固溶温度,σ相析出推迟至少1500小时。冷变形和固溶处理的不同也会对HR3C钢时效过程中晶界M23C6和晶内析出相行为造成影响。变形量50%的试样的硬度相比于变形量8%的硬度,固溶态和700℃时效过程中都有所增加。固溶温度对钢的硬度的影响为时效500小时前,固溶温度越高硬度越低;在时效500小时后,高的固溶温度处理的试样硬度较高,少量σ相的析出对于HR3C钢硬度的影响较小。冷变形量的增加会使得材料时效前后的冲击吸收功都大幅下降,时效后的断裂机制由穿晶断裂变为穿晶和沿晶的混合断裂,σ相的析出也会促进冲击过程中裂纹的扩展。固溶温度升高会使得固溶态试样冲击韧性变好,但时效后冲击韧性反而变差,断裂方式为沿晶断裂。