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X12CrMoWVNbN10-1-1耐熱鋼汽輪機轉(zhuǎn)子用鋼的化學(xué)成分、組織和高溫力學(xué)性能
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-18
為提高火電機組的發(fā)電效率，汽輪機的蒸汽溫度和壓力越來越高。目前，超超臨界汽輪機的蒸汽溫度達到600℃、蒸汽壓力達到30MPa，這種工作環(huán)境對材料性能的要求極高。為此，世界發(fā)達國家制定了一系列的研究計劃來開發(fā)滿足這種要求的新型材料。X12CrMoWVNbN10-1-1耐熱鋼是歐洲COST501計劃在X21CrMoV12-1基礎(chǔ)上通過添加Nb、N和W元素和調(diào)整其強化元素的含量于20世紀80年代研發(fā)出的汽輪機轉(zhuǎn)子用鋼。該鋼在600℃有較高的持久強度，在歐洲廣泛應(yīng)用于制作超超臨界汽輪機葉片、轉(zhuǎn)子和燃氣輪機渦輪盤大鍛件。為更好地理解該鋼的顯微組織和力學(xué)性能特點，國內(nèi)許多研究者對該鋼的熱處理工藝和組織轉(zhuǎn)變規(guī)律進行了研究。
實驗研究的X12CrMoWVNbN10-1-1耐熱鋼化學(xué)成分見表1。試驗鋼經(jīng)1075℃×1h油冷淬火+570℃×4h，空冷一次回火+720℃×2h，空冷二次回火處理后加工成標準持久拉伸試樣。在萬能材料試驗機上測試不同溫度下的高溫瞬時拉伸性能。在CSS-3905型電子蠕變試驗機測試600～650℃/300～140MPa條件下的持久性能，并采用Larson-Miller參數(shù)法估算該試驗鋼的高溫持久強度。采用金相顯微鏡、帶能譜分析的掃描電鏡等手段對試驗材料進行顯微組織分析。采用碳復(fù)型技術(shù)在透射電鏡下觀察納米析出相的微觀形貌。
表1??試驗鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
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C
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Si
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Mn
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S
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P
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Cr
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Ni
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Mo
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0.13
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0.068
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0.44
|
0.0037
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0.0086
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10.37
|
0.73
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1.02
|
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W
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V
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Nb
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N
|
Al
|
O
|
Fe
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1.01
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0.20
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0.053
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0.054
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＜0.005
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0.0019
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余量
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????結(jié)果表明：該鋼經(jīng)1075℃×1h油冷淬火+570℃×4h，空冷一次回火+720℃×2h，空冷二次回火處理后的顯微組織為典型的回火板條狀馬氏體組織，在原奧氏體晶界和板條界分布M23C6型碳化物，在馬氏體板條內(nèi)分布有納米尺寸的MX相，此外還有少量在淬火加熱時未溶解的尺寸達到0.6μm的殘余MX相；在500～650℃范圍內(nèi)抗拉強度和屈服強度隨試驗溫度的升高而降低，伸長率和斷面收縮率隨試驗溫度的升高而升高；持久強度與Larson-Miller參數(shù)P=T（25+lg（tf））/1000之間符合拋物線關(guān)系。
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