新設(shè)計(jì)的馬氏體耐熱鋼的組織穩(wěn)定性

隨著超超臨界機(jī)組服役溫度的提高和更為苛刻的腐蝕環(huán)境，不斷推陳出新，開發(fā)新的耐高溫鋼成為迫切的要求。目前，P92鋼是一種成熟的經(jīng)濟(jì)型鋼種，在國(guó)內(nèi)的超超臨界火電機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。在長(zhǎng)時(shí)時(shí)效過程中，耐熱鋼的沉淀強(qiáng)化效果主要由沉淀強(qiáng)化型的尺寸與分布來(lái)決定，高溫下沉淀強(qiáng)化效果的衰弱是由沉淀強(qiáng)化相的粗化而引起的。碳氮化物MX相的尺寸通常為5～25mm左右，由于其具有較低的粗化速率、較高的高溫?zé)岱€(wěn)定性而被廣泛用作耐熱鋼的重要的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)化相。

本課題以一種新設(shè)計(jì)的由MX相（Ti，Nb）（C，N）強(qiáng)化的馬氏體耐熱鋼MPHI鋼為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了在650℃下時(shí)效過程中，MPHI鋼的力學(xué)性能與組織穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系，旨在為設(shè)計(jì)服役更高溫度的材料提供一定的參考依據(jù)。

試驗(yàn)用MPHI鋼采用25kg容量真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，澆鑄后得到鑄錠。1200℃下均勻化處理2h后，在保證終軋溫度不低于900℃的條件下，經(jīng)過7個(gè)道次的軋制，將該鋼軋制成厚度為7mm的薄板，其化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：C0.061，Cr10.65，Ni3.05，Ti0.15，Al0.34，Co4.78，Nb0.30，N0.019，F(xiàn)e余量。

為了在室溫下能獲得最大量的馬氏體，減少基體內(nèi)存在的有害相，需要對(duì)材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓倘軣崽幚?，而后進(jìn)行時(shí)效處理。熱處理的工藝方案為：MPHI鋼、對(duì)比用鋼P(yáng)92分別在1200、1050℃下固溶處理2h，然后在650℃下進(jìn)行時(shí)效。采用沖擊、拉伸試驗(yàn)、X射線衍射分析和顯微組織觀察，研究在650℃下時(shí)效過程中新設(shè)計(jì)的MPHI鋼的力學(xué)性能與組織穩(wěn)定性的相互關(guān)系。結(jié)果表明：

（1）新設(shè)計(jì)的MPHI鋼具有全馬氏體組織，且在650℃下時(shí)效過程中，具有穩(wěn)定的高溫力學(xué)性能。

（2）MPHI鋼650℃高溫時(shí)效1000h后，基體組織仍保持板條馬氏體形貌，但隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，馬氏體寬度增加，且有亞晶出現(xiàn)。

（3）時(shí)效過程中，析出相M23C6呈顆粒狀或棒狀分布，優(yōu)先在晶界和板條界處析出并長(zhǎng)大；分布在晶內(nèi)的MX相是穩(wěn)定相，粗化速率極低，在時(shí)效過程中沒有發(fā)生明顯的變化。