T91/P91钢高温下的组织转变及寿命分析

摘要

本文将T91/P91母材及手工电弧管状焊接接头在650℃、750℃、850℃下进行时效热处理，并制作成标准管状拉伸试样，在室温下进行拉伸性能测试，并在维氏硬度仪上测试了焊接接头的硬度分布。利用扫描电镜对各阶段试验样品进行分析，测量其第二相粒子的尺寸大小及分布，并利用IMAGE-J软件进行统计分析。利用EDX能谱仪测量合金元素的分布。研究表明：：
　　 ⑴T91/P91钢初始状态在常温下力学性能良好，抗拉强度和屈服强度分别达到647MPa和219MPa，在经历过150h内长时间时效后强度下降，经过850℃下50h处理后抗拉强度和屈服强度分别为453 Mpa和153MPa，下降幅度分别均为30%左右，但断后延伸率有较大上升，上升幅度达64%左右。
　　 ⑵接头硬度分布：焊缝金属高于母材，未处理状态焊缝中心硬度约为500HV，而母材硬度约为300HV，并在热影响区存在一个软化带。随着时效实验的进行，焊缝金属硬度呈现下降趋势，下降幅度约为200HV。母材变化趋势为随时效时间增加先上升，经过850℃50h时效后，硬度下降，但硬度值变化幅度不大。
　　 ⑶扫描电镜分析得出，经历过650℃时效后第二相粒子大量析出，析出数量从前阶段约210增加到越330，但经历过750℃时效后，数量减少，粒子粗化比较明显，粒子平均面积从前阶段的0.057μm2增加到0.084μm2。
　　 ⑷以Ostwald熟化公式为基础，推导出寿命分析公式，并将第二相粒子的名义半径分别代入计算，得出式子中的常数，从而得出名义半径R与时间t、温度T的关系函数：In(R3-R30/t)=Int-Z/T，为寿命预测提供了一定的参考意义。