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X12CrMoWVNbN10-1-1 铁素体耐热钢中的马氏体相变过程

原文作者:
  韩利战, 顾剑锋,潘健生
发布时间:
  2014-08-20
来    源:
  上海交通大学上海激光制造与材料改性重点实验室
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摘 要: 通过膨胀试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1 铁素体耐热钢在不同奥氏体化条件下的马氏体相变过程. 结果表明: 在温度1 010~ 1 200 C奥氏体化15 min 条件下, 马氏体相变的开始温度点Ms 与结束温度点Mf 随着奥氏体化温度的增加而升高; 在1 070 C奥氏体化时, Mf 随奥氏体化时间的延长而升高, 而在奥氏体化时间小于3 h 时, 随着奥氏体化时间的增加, Ms 上升, 在奥氏体化时间超过3 h 后, Ms 稳定在460 C 左右; 根据膨胀曲线拟合得到在1 070 C奥氏体化保温不同时间条件下的马氏体相变动力学方程.

    随着汽轮机的蒸汽温度、压力和发电效率越来越高, 使得超超临界汽轮机的蒸汽温度达到600 C、蒸汽压力达到30 MPa, 这种工作环境对材料性能的要求极高. 欧洲的COST501 计划[ 1] 在9Cr1Mo 钢( X10CrMoVNb91) 的基础上通过添加W 发展出X12CrMoWVN bN10-1-1 铁素体耐热钢, 进一步提高了其在高温高压蒸汽环境中的高温蠕变性能, 并被广泛用于超超临界发电机组零件.X12CrMoWVN bN10-1-1 铁素体耐热钢中含大量合金元素, 淬透性非常好, 即使以极慢的速度冷却( 如空冷) 也可得到马氏体. 经过奥氏体化、淬火和高温回火后可获得板条状回火马氏体组织, 其主要强化机制包括固溶强化、析出强化和晶界强化, 具有良好的高温强韧性和蠕变性能[ 2] , 其中M23 C6 型碳化物、尤其是MX( M 代表金属元素, X 代表非金属元素C、N) 型碳/ 氮化合物在奥氏体化过程中可逐渐固溶于奥氏体并均匀化, 其固溶与均匀化程度不仅影响到奥氏体的晶粒长大, 也影响到随后淬火冷却过程中的马氏体相变.
    本文通过不同奥氏体化加热工艺条件下所得奥氏体在随后冷却过程中的膨胀曲线, 研究了奥氏体化条件对X12CrMoWVNbN10-1-1 铁素体耐热钢中马氏体相变的影响, 并建立了定量的马氏体相变动力学方程.
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