高温时效对T23钢粗晶热影响区显微组织及再热裂纹敏感性的影响

摘要

利用热模拟机制备T23钢粗晶热影响区(CGHAZ)试样,对其进行650℃、0~48 h时效实验,对时效前后的试样进行高温短时蠕变破断实验,评价其再热裂纹敏感性,采用OM、SEM、TEM+EDS等手段分析CGHAZ在时效过程中的显微组织演变,对断口形貌及断口附近显微组织进行观察,分析合金元素在晶界附近的分布,揭示T23钢CGHAZ形成再热裂纹的机理,探究时效改善再热裂纹敏感性的原因。结果表明,T23钢CGHAZ在焊态下为马氏体/贝氏体混合组织,硬度较高;经650℃时效后组织发生回复及再结晶,位错密度下降,亚晶粒(板条)尺寸增大,M_(23)C_(6)、M_(7)C_(3)和MX碳(氮)化物等在晶内、晶界逐渐析出,硬度逐渐下降。焊态CGHAZ对再热裂纹敏感,时效后CGHAZ的再热裂纹敏感性下降;当时效时间超过24 h时,对再热裂纹不敏感。焊态CGHAZ产生再热裂纹主要是由于M23C6在晶界析出长大,导致晶界形成软化区,并促进孔洞的形成,减弱了晶间结合力。时效使不稳定的CGHAZ组织发生预先转变,碳化物大量析出,基体发生回复与再结晶,降低了晶内强度,同时晶界附近合金元素贫化消除,晶内和晶界强度的差异减小,塑性变形能力明显提升,故再热裂纹敏感性降低。CGHAZ时效后的硬度与再热裂纹敏感性有一定的对应关系,当硬度高于250 HB时对再热裂纹敏感,硬度低于250 HB时对再热裂纹不敏感。