2Cr12NiMo1W1V葉片鋼的高溫力學(xué)行為和組織

  2Cr12NiMo1W1V葉片鋼主要用于制造發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)高中壓葉片和螺栓,,葉片直接擔(dān)負(fù)著將蒸汽的動能和熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的作用,,是汽輪機(jī)最重要的零件之一。超臨界、超超臨界汽輪機(jī)的工作條件很嚴(yán)苛,,尤其高溫段葉片要承受高溫,、高應(yīng)力,、高轉(zhuǎn)速等苛刻的條件,,因此對葉片鋼提出了較高的高溫性能要求。目前,,對葉片鋼這樣的馬氏體不銹鋼的高溫力學(xué)性能的研究只局限于不同熱處理或顯微組織狀態(tài)下的力學(xué)性能指標(biāo)的變化,,對其高溫力學(xué)變形行為的研究很少。因此,,本次對2Cr12NiMo1W1V葉片鋼在不同溫度,、不同應(yīng)變速率下的拉伸力學(xué)性能的變化規(guī)律進(jìn)行分析研究,,并采用金相及TEM分析手段對其力學(xué)行為進(jìn)行分析。

  試驗選用某型材廠生產(chǎn)的鍛軋退火態(tài)2Cr12NiMo1W1V鋼,,其化學(xué)成分如表1,。從表1可見,2Cr12NiMo1W1V鋼化學(xué)成分基本上控制在要求范圍內(nèi),。對試樣毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,其熱處理制度為1035℃×1h油淬,,690℃×2h空冷,,然后制成拉伸試樣。

  在試驗溫度為室溫(22℃),、300,、600和900℃下,對拉伸試樣進(jìn)行應(yīng)變速率分別為10-1,、10-2,、10-3和10-4s-1的拉伸試驗,試樣拉斷后,,立即取出放入流動的水流中冷卻至室溫,。從斷裂后試樣未產(chǎn)生縮頸區(qū)域取金相與透射電鏡試樣。金相試樣用熱壓鑲嵌法制備,,用5mLHCl+10gFeCl3混合侵蝕劑浸蝕,,然后在金相顯微鏡下觀察組織。透射試樣手工拋光至80~100μm后,,用Tenupol-5電解雙噴儀及PIPS691離子減薄儀完成試樣的制取及最終減薄清洗,,用JEM-2100透射電子顯微鏡進(jìn)行顯微觀察。

  試驗結(jié)果表明:

 ?。?)隨溫度升高,,2Cr12NiMo1W1V葉片鋼強(qiáng)度降低,塑性升高,,應(yīng)變速率對應(yīng)力的影響呈增大趨勢,,但試樣對應(yīng)變速率的敏感性較小。在300℃時,,塑性最差,,進(jìn)入高溫階段后,隨溫度升高塑性大幅升高,,900℃時,,當(dāng)應(yīng)變速率為10-1s-1,斷面收縮率Z達(dá)到94.1%,,2Cr12NiMo1W1V葉片鋼的高溫拉伸性能優(yōu)良,。
 ?。?)隨拉伸溫度的升高,位錯密度明顯減小,,位錯線變?yōu)橹遍L條狀,。300℃時含有V量較高的彌散分布的新析出相出現(xiàn),從而使葉片鋼塑性變差,。900℃時,,大部分馬氏體回復(fù)分解為鐵素體+碳化物,少部分區(qū)域發(fā)生再結(jié)晶,,電子衍射圖顯示碳化物為M23C6,,且其晶帶軸[011]與基體晶帶軸[001]方向平行。