【摘要】：HR3C奧氏體耐熱不銹鋼因其突出的高溫力學(xué)性能和優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能,成為超超臨界(USC)鍋爐中高溫過(guò)熱器和再熱管道的優(yōu)選材料。然而,長(zhǎng)期在高溫環(huán)境中服役,HR3C鋼的組織和性能會(huì)發(fā)生變化。暴露在600~800℃的高溫環(huán)境下,會(huì)導(dǎo)致富Cr的碳化物(M23C6)在晶界處析出,并伴隨著貧鉻區(qū)在晶界附近形成,貧鉻區(qū)的形成會(huì)使HR3C鋼面臨晶間腐蝕(IGC)的風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)地研究高溫敏化及形變對(duì)HR3C鋼晶界析出行為及性能的影響,可以為開(kāi)發(fā)新型耐熱鋼、制定合理的熱處理工藝和加工工藝、改善耐晶間腐蝕性能提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。HR3C鋼分別在600℃、650℃、700℃、750℃和800℃下進(jìn)行敏化處理24 h后,隨著敏化溫度的升高,晶粒尺寸呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì);晶界處M23C6型碳化物的析出量不斷增多,碳化物形貌由連續(xù)薄片狀向不連續(xù)條狀顆粒轉(zhuǎn)變,且碳化物尺寸逐漸增大。隨著敏化溫度的升高,硬度不斷提高;晶間腐蝕敏化度(DOS)呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),可將變化趨勢(shì)分為兩個(gè)區(qū)域:(I)敏化主導(dǎo)區(qū)(700℃)和(II)脫敏主導(dǎo)區(qū)(700~800℃),經(jīng)過(guò)雙環(huán)電化學(xué)動(dòng)電位再活化(DL-EPR)測(cè)試后的晶間腐蝕形貌能夠很好地符合敏化度的變化。HR3C鋼在800℃下敏化處理0.5 h、5 h、10 h、24 h及48 h后,隨著敏化時(shí)間的延長(zhǎng),晶粒尺寸呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì);在敏化初期,M23C6型碳化物在晶界處不連續(xù)析出,隨著敏化的進(jìn)行,碳化物呈連續(xù)網(wǎng)狀分布,且晶內(nèi)孿晶端部也有碳化物析出;晶界處碳化物的析出量不斷增多,并且其形貌由連續(xù)的薄片狀向斷續(xù)的條狀顆粒轉(zhuǎn)變;在800℃敏化過(guò)程中,晶界處碳化物的析出動(dòng)力學(xué)方程可描述為:1)=1-xp(-0.006250.498。隨著敏化時(shí)間的延長(zhǎng),硬度會(huì)先升高后降低;晶間腐蝕敏化度的變化表現(xiàn)為先增大后減小、最后趨于穩(wěn)定,可將變化趨勢(shì)分為三個(gè)區(qū)域:(I)敏化主導(dǎo)區(qū)(0~5 h)、(II)脫敏主導(dǎo)區(qū)(5~24 h)和(III)平衡區(qū)(24~48 h),經(jīng)過(guò)DL-EPR測(cè)試后的晶間腐蝕形貌和敏化度的變化之間存在著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。壓縮變形10%、30%和50%的HR3C鋼在800℃下敏化處理后,基體組織仍為單相奧氏體。隨著變形量的增加,晶粒沿著垂直于壓縮軸的方向逐漸被拉長(zhǎng)且晶粒內(nèi)部出現(xiàn)平行分布的形變滑移帶。當(dāng)變形量為10%時(shí),隨著敏化時(shí)間的延長(zhǎng),晶界和孿晶界處均有連續(xù)M23C6型碳化物的析出,且碳化物不斷粗化;當(dāng)變形量增加到30%和50%時(shí),變形且敏化后試樣的晶界、孿晶界、滑移變形帶及晶內(nèi)均會(huì)析出細(xì)小且彌散分布的M23C6型碳化物。未敏化的HR3C鋼的硬度隨著變形量的增加急劇升高,變形10%的試樣硬度隨著敏化的進(jìn)行呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì),變形30%和50%的試樣硬度隨著敏化的進(jìn)行呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。在不同的變形量和敏化時(shí)間下,晶間腐蝕敏化度變化不大,均處于較低的水平;結(jié)合DL-EPR測(cè)試后的晶間腐蝕形貌圖,變形后的HR3C鋼均具有良好的抗晶間腐蝕性能。
[Abstract]:HR3C austenitic heat-resistant stainless steel is an excellent material for superheater and reheat pipeline in ultra-supercritical (USC) boiler due to its outstanding high temperature mechanical properties and excellent corrosion resistance at high temperature. However, the structure and properties of HR3C steel will change after long service in high temperature environment. Exposure to 600 鈩，

本文編號(hào)：2278058