t122马氏体耐热钢组织稳定性与性能的研究

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1、摘要T122钢是新型9．12％Cr马氏体耐热钢中的代表钢号之一，已在我国玉环超超临界锅炉机组中应用。由于该钢中铁素体化元素含量高，Creq处于临界值，易形成6铁素体，持久强度低于T92钢，限制了它的应用。但该钢在650℃具有优异的抗蒸汽氧化性能，因而成分优化后，该钢具有良好的应用前景。本文利用OM、SEM、X．Ray、TEM等设备和ThcrmoCalc热力学软件，测试室温、高温力学性能，包括高温持久强度，研究了T122钢的最佳热处理制度和6铁素体的形成原因，提出了T122钢650℃长时时效过程中的强化机理，即T

2、122钢的高温长时组织稳定性对高温强度的影响，得出以下主要结果：T122钢具有良好淬透性，八l约为820℃，八3约为925℃，M。约为290℃，奥氏体转变为铁素体临界冷速约O．052℃／s。最佳热处理制度为1050---1070℃正火(淬火)+770℃"800℃回火，该工艺可获得强度和塑性良好匹配，延伸率满足ASME标准≥20％的规定。化学成分和加热温度对T122钢中6铁素体形成有显著影响。经验公式Creq=Cr+0．75W+1．5Mo+2Si+5V+I．75Nb+1．5Ti+5．5A1，Nieq=30C+Ni

3、+Co+0．5Mn+o．3Cu+25N适用于计算T122钢的Creq、Nieq，当Creq<14．91％，Nieq>6．O％，加热温度低于1150℃时，钢中不形成6铁素体。加热温度高于1150℃时，发生Y．Fe—T．Fe+6．Fe转变，6铁素体形成。Creq>14．91％时，钢中形成6铁素体，当Nieq>6．O％，l030℃～1070℃J下火或淬火处理时，可使6铁素体含量低于5％。钢中钒含量增加，Creq明显增加，导致6铁素体含量明显增加，从而使室温、短时高温强度和持久强度呈下降趋势。钒含量增加影响钢中MX相、

4、M23C6碳化物及Laves相的强化效果，钒含量0．20％左右时，钢强度和塑性匹配最佳。T122钢高温长时时效强化机理，即高温长时组织稳定性对高温强度的影响，在650℃短时(<1000h)过程中强化机理：马氏体板条强化起主导作用，在650℃1000．10000h过程中的强化机理：马氏体板条强化基本消失，钢中的强化取决于析出相(M23C6相、Laves相、MX相、富铜相)、亚品粒结构、位错的变化对非热屈服应力的贡献，从而决定了钢在高温下强度的变化。T122钢中有M23C6碳化物、Laves相、MX相和富铜相等析出

5、相。650。C短时钢铁研究总院‘17-?博+学位论文1000h内钢的高温强度主要受马氏体板条强化的影响，长时时效过程中马氏体板条回复，M23C6、Laves等析出相不断析出，强化主要受亚结构和析出相的影响，亚晶粒结构和自由位错的强化作用占主导，纳米级MX相、富铜相和细小M23C6、Laves相抑制亚晶界迁移，钉扎位错运动，维持了亚晶粒结构、自由位错的强化。不断长大的M23C6碳化物和大尺寸Laves相的强化作用逐渐减弱，而细小MX和富Cu相的强化作用长时稳定，与此同时，不断析出的细小M23C6、Laves相也起

6、到强化和钉扎作用，在高温长时时效过程中强化和弱化共同作用，从而决定了钢的高温强度。关键词：T122耐热钢，热处理，6铁素体，钒含量，强化机理，析出相摘要AbstractT122steelisanovel9-12％Crheatresistantsteel，whichhasbeensuccessfullyusedintheconstructionofZhejiangYuhuanUltraSuper-Critical(USC)powerplantinChina．Duetothehigherferriteforming

7、elements，theChvalueisarounditscriticalpoint，implyingthesteelissusceptibletotheformationof8-ferrite，whichunderminescreepmpturestrength．Therefore，thecreeprupturestrengthofT122steelislowerthantllatofT92steel．HoweverT122steelisofexcellentoxidationandcorrosionres

8、istance，comparingtothatofT92steel．WiththehelpofOM，SEM，TEM，X-RayandThermoCalcsoftware，theauthorexperimentallyinvestigatedthemicrostructureandmechanicalpropertiesofthesteel，includingcreeprapturest