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低碳不鏽鋼管650℃时效过程中Z相的析出行为
发布者:不鏽鋼管厂(www.pmmianshi.com) 发布时间:2020/10/26 阅读:668

 二十世紀八十年代,在馬氏體不鏽鋼管中发现了一种新型的Cr(V,Nb)N型的Z相,其中许多Nb原子被V原子取代 。1996年,Strang和Vodarek研究了马氏体不鏽鋼管中的Cr(V,Nb)N粒子,确定其为四方结构,点阵常数a=0.286nm,c=0.739nm 。这种Z相含有少量的Fe原子,经验组成式为(Cr0.9Fe0.1)(Nb0.8Mo0.2)N 。

 

 目前认为Z-相Cr(V,Nb)N是比MX相更稳定的相,在母材中Z相的形成对蠕变强度降低所起的作用远大于M23C6和Laves相的粗化所起的作用,由于Z-相含有与MX型析出相相同的元素V和Nb,而且Z-相一旦形成,其长大速度很快,Z-相本身尺寸又比较大,弥散强化效果很小,且Z相形成会消耗大量的弥散强化相VN、NbC碳氮化合物,在NbC为Z相长大提供铌的同时,还会释放出碳,而释放出的碳也会进一步使M23C6长大,使得高铬耐熱不鏽鋼管在低应力长时条件下的强度退化速度加快 。Z相的析出,不但会造成MX相在基体中减少,降低了弥散强化的作用,而且增加了蠕变孔洞出现的几率,故Z相的析出对P92不鏽鋼管蠕变断裂有害 。

 

 浙江w66利来最给利的老牌特钢有限公司对P92不鏽鋼管在600℃,130MPa条件下作用39539.9小时断裂后的试样的观察表明Z相数量较少,但尺寸较大,其颗粒间距要远大于其它析出物的颗粒间距 。在蠕变过程中易形成应力集中,Z相与基体之间产生蠕变孔洞 。

 

 浙江w66利来最给利的老牌特钢有限公司主要研究了9Cr铁素体耐熱不鏽鋼管1100℃保温1小时空冷正火,在700℃和750℃各保温1小时回火处理后的显微组织在650℃长期时效过程中的热稳定性,并与P92不锈钢做比较 。所得结论如下:

 

  1. 由于碳含量很低,两种超低碳试验不锈钢回火后没有M23C6型碳化物的析出 。但均出现M3B2粒子和MX相,且高钨低钼的试验不鏽鋼管中M3B2粒子的数目小于低钨高钼的试验不鏽鋼管 。在650℃温度下时效过程中,Laves相在两种耐热不锈钢中析出,数量先增后减 。低W高Mo试验不锈钢Laves相的密度在时效6000h达到最大,高W低Mo试验不锈钢中Laves相的密度在时效3000h达到最大值 。在时效3000小时,已有Z相的析出,这可能跟碳含量低及含有钴元素有关有关 。P92不锈钢在650ºC长期时效过程中,M23C6型碳化物的晶格常数a随时效时间的延长逐渐增大,时效7944小时后达到最大,原因可能与铁原子的扩散有关;Fe2W型Laves相沿原奥氏体晶界和板条界析出 。P92不锈钢在650ºC时效10000h后未检测到有Z相析出 。

 

  2. 利用EBSD作为研究手段可知,P92不鏽鋼管和两种含钴超低碳试验不锈钢在时效前和时效3000小时后存在残余奥氏体,板条取向差中绝大部分为小角度晶界 。低钨高钼的试验不鏽鋼管时效后在马氏体板条块界面的特征取向差角60°左右出现频率为零而高钨低钼的试验不锈钢时效后在60°左右出现频率变小,说明这两种低碳试验不锈钢时效过程中发生了原始马氏体板条块界面向其它角度的晶界转变,板条亚结构处于不稳定状态 。P92不锈钢时效后在马氏体板条块界面的特征取向差角60o左右出现频率变化很小,板条亚结构组织稳定性较好 。低W高Mo的试验不锈钢维氏硬度下降速度及高温强度退化速度均快于高W低Mo的试验不锈钢 。

 

  3. 综合力学性能测试及组织观察表明,P92不鏽鋼管的组织稳定性较好,时效过程力学性能变化的主要原因是析出相M23C6和Laves相的形成和粗化 。两种超低碳含钴试验不锈钢板条亚结构稳定性较差,且有Laves相的析出和粗化以及Z相的过早析出,从而高温长期持久强度将低于P92不鏽鋼管 。

 
 

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