析出相行为对XA704和HR3C时效和持久性能影响的研究

摘要

经济可持续发展的核心是能源,而在我国,火电(燃煤)机组发电是电力的主体。发展超临界和超超临界火电机组对降低成本,节省煤炭资源、减少污染具有重大而长远的意义。锅炉材料的选择是机组工作参数提高的基础,随着温度和压力的提高,奥氏体耐热钢的运用前景将会越来越广。
　　 18-8型的XA704和25-20型的HR3C具有良好的高温性能,在超超临界机组中有着巨大的应用潜力。了解这两种钢的性能和组织,对于促进他们的应用及超超临界机组的发展都有着重要的意义。
　　 本文对XA704和的HR3C的时效和持久性能及其析出相行为进行了较为细致的分析,发现:
　　 XA704具有优异的冲击性能,650℃时效5000h的冲击韧性仍可达到75.0J/cm2。XA704的持久强度也很高,650℃下外推105h的持久强度可达92.57MPa。持久过程中,XA704在晶界上的析出相主要是M23C6。晶粒内有Z相和Laves相析出,固溶元素N和W的持续析出会造成材料持久性能的下降,但Z相和Layes相在长时间持久过程中状态稳定,长大很慢,起到了延缓材料强度下降的作用。
　　 HR3C时效后的冲击韧性很差,700℃时效5000h的冲击韧性仅为10.0 J/cm2。通过组织观察,发现M23C6在晶界处层状析出,削弱了界面的结合力,从而造成冲击性能的下降。微米压痕实验证实层状M23C6与基体的结合不好。提出“锯齿型强化”的热处理工艺来改善HR3C的时效冲击性能,取得了一定的效果,700℃时效1000小时后的冲击韧性提高了45.9％。
　　 HR3C在700℃下外推105h的持久强度为66.97MPa。持久过程中HR3C的界面出现裂纹,有析出相层发生脱落,造成材料的破坏。界面上的析出相层为M23C6,而晶粒内部有MX/Z相和M23C6析出,MX/Z相细小弥散,M23C6颗粒较大,还可能依附于一次NbN生长。
　　 HR3C的抗氧化性能优良,到3000小时的增重量仅为7.85592 mg/dm2。