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9%Cr铁素体/马氏体耐热钢的组织演化和强度退化研究

陈福霞  
【摘要】: 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和蠕变试验等方法研究了9Cr铁素体/马氏体耐热钢在650℃长期时效过程中的显微组织演化以及在650℃和700℃蠕变过程中的强度退化。结果表明: 经1100℃×1h正火和700℃×1h+750℃×1h两阶段回火处理后,试验研究的9Cr铁素体/马氏体耐热钢的显微组织均为板条状回火马氏体。含0.020wt.%C-0.005 wt.%N的9Cr钢中在原奥氏体晶界、马氏体板条界和基体上分别分布着0.2μm左右的M_(23)C_6型碳化物和纳米尺寸的MX型碳氮化物;随着碳含量的降低和氮含量的增加,纳米尺寸析出相的数量增多。在超低碳的9Cr铁素体/马氏体耐热钢中析出相主要为两种纳米尺寸的MX型碳氮化物。 试验合金在650℃/250MPa和700℃/1 40MPa条件下出现负蠕变现象,而且含有MX型纳米析出相越多的钢,负蠕变越明显,原因可能与在650℃蠕变过程中Fe_2W型Laves相的析出有关。沿原奥氏体晶界和马氏体板条界析出Laves相使材料比容减小而引起体积收缩,同时由于MX型纳米析出相的强化作用致使合金因位错滑移引起的变形量很小,不足以补偿由于Laves相析出引起的体积收缩。 蠕变试验数据还显示随着碳含量的降低和氮含量的增加,蠕变断裂时间延长,但强度退化速率较快。蠕变强度退化主要是由于650℃长期时效过程中Z相的过早析出所致;Z相的形成消耗了大量纳米尺寸的MX相,降低了MX型纳米析出相的强化作用。透射电镜分析发现Z相依附较大尺寸的纳米MX析出相形核并长大,二者存在以下位向关系:[112]_(Z phase)//[001]_(MX)和(110)_(Z phase)//(200)_(MX)。


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