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超超临界转子用钢的镍铬当量比对δ-铁素体析出的影响

原文作者:
  赵美兰,金嘉瑜,张明珠,张国利,樊翔宇
发布时间:
  2014-08-20
来    源:
  天津重型装备工程研究有限公司
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摘 要:采用真空感应炉熔炼不同镍铬当量比的超超临界转子用钢锭,分析镍铬当量比对δ-铁素体析出的影响。研究表明:标准成分范围内铸锭中析出的δ-铁素体是由于冷却过程中非平衡相变引起的,高镍铬当量比的铸锭偏析较轻,δ-Fe呈小块状分布,通过再结晶和热挤压可以被完全吸收;低镍铬当量比的铸锭偏析加重,δ-铁素体含量明显增多,呈网状分布,热加工后呈链条状分布在晶界位置,很难将其完全消除;随镍铬当量比的提高,δ-铁素体含量减少,合金冲击韧性明显改善。
    为了进一步提高火电机组的发电效率,减少CO2的排放量,最有效的措施是开发大容量、高参数的火电机组,目前欧美日等研发的百万千瓦超超临界火电机组发电效率高达45%[1-2]。新型含铬9%~12%(质量分数,下同)的马氏体耐热钢在其中得到了重要的应用[2-3],虽然中国已具备制造此类火电机组成套设备的能力,然而关键部件大部分还依赖进口。在国产化的进程当中出现了一系列的问题,其中含铬9%~12%的高中压转子锻件组织中出现δ-铁素体,降低材料的冲击韧性[4-7]这一情况时有发生。已有报道热加工过程中过高的奥氏体化温度直接影响到此类钢中δ-铁素体的析出[4],然而在较低的奥氏体化温度范围内进行锻压和热处理的锻件其组织中仍然会出现δ-铁素体,并且降低热加工时奥氏体化温度的同时也缩小了材料的热加工温度区间,降低了材料的热加工性能。锻件从铸锭到成品需要经历多个热加工阶段,针对δ-铁素体在哪一阶段开始出现及其在热加工过程中的演变历程还未见报道。此外,通过调整化学成分来控制马氏体钢中δ-铁素体的含量已有较多报道[7-11],而针对此钢种控制δ-铁素体析出的具体成分优化方案却鲜有报道,为此本研究借助于Tchizhik[12]等人提出的镍当量公式(wNieq=wNi+40wC+30wN+0.5wMn+0.5wCo+0.3wCu)和铬当量公式(wCreq=wCr+1.5wSi+wMo+0.5wW+2.5wV+1.5wNb+2wTi+2.8wAl),将铁素体和奥氏体形成元素进行归一化处理,考察不同镍铬当量比值(wNieq/wCreq)钢锭中的δ-铁素体在整个热加工过程中的演变历程,通过成分优化来降低或消除钢锭中的δ-铁素体,进而提高材料的综合力学性能,为工业生产提供理论指导。
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