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G112马氏体耐热钢组织与性能的研究

常征  
【摘要】:G112钢是一种新型9-12%Cr马氏体耐热钢,其在30MPa/610℃/625℃参数下的锅炉用钢中具有良好的应用前景。本文以G112钢为研究对象,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及化学相分析等手段,结合室温、高温等性能,确定了试验钢的最佳热处理制度,研究了G112钢长时时效过程中组织的演变、析出相的类型以及组织演变对力学性能的影响,分析了G112钢的持久性能和断裂机制,比较了9%Cr和11%Cr马氏体耐热钢的抗高温蒸汽腐蚀性能。 研究结果表明,G112钢在1070℃×1h空冷+750℃~760℃×3h空冷制度下处理能得到较好的室温、高温力学性能。750℃~770℃回火时,随着回火温度的升高G112钢的室温、高温强度下降,塑性呈现出与强度相反的变化规律。试验钢在调质态下存在M23C6相和M(C,N)相,时效10h以后Laves相开始析出。5000h时效态,G112钢中的析出相为M23C6相,M(C,N)相和Laves相。Laves相主要分布在晶界和板条界上,M23C6相分布在晶界和晶内。5000h时效态Laves相的含量占析出相总量的52%,时效过程中Laves相的含量增加了76%,M23C6相的含量增加了25%。Laves相和M23C6相在时效过程中长大,5000h时效态,Laves相平均尺寸在600nm左右,M23C6相的平均尺寸在800nm左右。与M23C6相相比,Laves相的尺寸更小,数量更多,对提高钢的高温强度贡献更大。 G112钢在630℃,10~500h时效过程中,其马氏体板条发生回复,高温屈服强度发生波动并缓慢下降;500~5000h,试样钢的高温屈服强度发生了大幅的下降,这是由于高温长时时效过程中析出相发生聚集、长大,使析出强化大大降低,同时马氏体板条发生回复进一步降低了马氏体板条强化;630℃,150MPa条件下,试验钢以沿晶断裂为主,晶界上大块的片状M23C6相和Laves相可能是引起试样断裂的主要裂纹源。同时,G112钢650℃蒸汽氧化过程中,随氧化时间的增长氧化层的厚度增加,氧化速度逐渐降低,氧化层主要是由Fe304和Fe203构成的。


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