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低碳不銹鋼管650℃時效過程中Z相的析出行為
發布者:不銹鋼管廠(www.9241989.buzz) 發布時間:2020/10/26 閱讀:75

 二十世紀八十年代,在馬氏體不銹鋼管中發現了一種新型的Cr(V,Nb)N型的Z相,其中許多Nb原子被V原子取代。1996年,Strang和Vodarek研究了馬氏體不銹鋼管中的Cr(V,Nb)N粒子,確定其為四方結構,點陣常數a=0.286nm,c=0.739nm。這種Z相含有少量的Fe原子,經驗組成式為(Cr0.9Fe0.1)(Nb0.8Mo0.2)N。

 

 目前認為Z-相Cr(V,Nb)N是比MX相更穩定的相,在母材中Z相的形成對蠕變強度降低所起的作用遠大于M23C6和Laves相的粗化所起的作用,由于Z-相含有與MX型析出相相同的元素V和Nb,而且Z-相一旦形成,其長大速度很快,Z-相本身尺寸又比較大,彌散強化效果很小,且Z相形成會消耗大量的彌散強化相VN、NbC碳氮化合物,在NbC為Z相長大提供鈮的同時,還會釋放出碳,而釋放出的碳也會進一步使M23C6長大,使得高鉻耐熱不銹鋼管在低應力長時條件下的強度退化速度加快。Z相的析出,不但會造成MX相在基體中減少,降低了彌散強化的作用,而且增加了蠕變孔洞出現的幾率,故Z相的析出對P92不銹鋼管蠕變斷裂有害。

 

 浙江宏盛特鋼有限公司對P92不銹鋼管在600℃,130MPa條件下作用39539.9小時斷裂后的試樣的觀察表明Z相數量較少,但尺寸較大,其顆粒間距要遠大于其它析出物的顆粒間距。在蠕變過程中易形成應力集中,Z相與基體之間產生蠕變孔洞。

 

 浙江宏盛特鋼有限公司主要研究了9Cr鐵素體耐熱不銹鋼管1100℃保溫1小時空冷正火,在700℃和750℃各保溫1小時回火處理后的顯微組織在650℃長期時效過程中的熱穩定性,并與P92不銹鋼做比較。所得結論如下:

 

  1. 由于碳含量很低,兩種超低碳試驗不銹鋼回火后沒有M23C6型碳化物的析出。但均出現M3B2粒子和MX相,且高鎢低鉬的試驗不銹鋼管中M3B2粒子的數目小于低鎢高鉬的試驗不銹鋼管。在650℃溫度下時效過程中,Laves相在兩種耐熱不銹鋼中析出,數量先增后減。低W高Mo試驗不銹鋼Laves相的密度在時效6000h達到最大,高W低Mo試驗不銹鋼中Laves相的密度在時效3000h達到最大值。在時效3000小時,已有Z相的析出,這可能跟碳含量低及含有鈷元素有關有關。P92不銹鋼在650ºC長期時效過程中,M23C6型碳化物的晶格常數a隨時效時間的延長逐漸增大,時效7944小時后達到最大,原因可能與鐵原子的擴散有關;Fe2W型Laves相沿原奧氏體晶界和板條界析出。P92不銹鋼在650ºC時效10000h后未檢測到有Z相析出。

 

  2. 利用EBSD作為研究手段可知,P92不銹鋼管和兩種含鈷超低碳試驗不銹鋼在時效前和時效3000小時后存在殘余奧氏體,板條取向差中絕大部分為小角度晶界。低鎢高鉬的試驗不銹鋼管時效后在馬氏體板條塊界面的特征取向差角60°左右出現頻率為零而高鎢低鉬的試驗不銹鋼時效后在60°左右出現頻率變小,說明這兩種低碳試驗不銹鋼時效過程中發生了原始馬氏體板條塊界面向其它角度的晶界轉變,板條亞結構處于不穩定狀態。P92不銹鋼時效后在馬氏體板條塊界面的特征取向差角60o左右出現頻率變化很小,板條亞結構組織穩定性較好。低W高Mo的試驗不銹鋼維氏硬度下降速度及高溫強度退化速度均快于高W低Mo的試驗不銹鋼。

 

  3. 綜合力學性能測試及組織觀察表明,P92不銹鋼管的組織穩定性較好,時效過程力學性能變化的主要原因是析出相M23C6和Laves相的形成和粗化。兩種超低碳含鈷試驗不銹鋼板條亞結構穩定性較差,且有Laves相的析出和粗化以及Z相的過早析出,從而高溫長期持久強度將低于P92不銹鋼管。

 
 

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