JMatPro助力上海交大开展T92 钢蠕变过程中 Laves 相的析出行为
T92 钢是在 9Cr-0.5Mo-1.8W铁素体钢的基础上,加入钒、铌进行微合金化而开发出来的，在日本称为 NF616 钢,最高使用温度为 630 ℃。与T91钢相比,T92钢的成分控制特点是增钨减钼,以及严格控制铝、钛、锆等元素的含量,以获得更高的持久蠕变强度,，主要用于超超临界电站锅炉的主汽管道、过热器和再热器等关键部件。然而在长时间的高温和应力作用下，其显微组织会发生退化，致使其高温性能下降。国内外已对其在高温(550—650℃)下的蠕变持久性能进行了大量研究,并对其强化机理做了深入分析。T92钢中 Laves 相的熟化行为对钢的性能有很大影响,但目前有关 Laves 相熟化行为的详细研究并不多见。
上海交通大学材料科学与工程学院和宝钢股份研究院的王起江团队开展T92 钢蠕变过程中 Laves 相的析出与熟化行为，研究成果发表于2011年10月的《机械工程材料》。研究人员用透射电子显微镜和 JMatPro 模拟软件,对 T92 钢在 650 ℃、120 MPa 条件下蠕变时Laves 相的析出和熟化行为进行了研究。结果表明:T92 钢中 Laves 相的溶解温度为 710.5℃,所以其在 730—800 ℃回火后的供货态中不含 Laves 相；但在 650 ℃蠕变和时效 30h后钢中均析出了Laves 相；Laves 相易于依附于 M23C6 形核是由于钨、硅在 M23C6 周围的富集;在蠕变过程中Laves 相的熟化速率约为 19.6 nm/s,与时效过程对比发现,应力会促进 Laves 相的熟化过程。
1.蠕变曲线
试验材料为宝钢产 T92钢,其化学成分(质量分数/%)为0.106C，0.403Si，0.420Mn，8.710Cr，0.370Mo，1.566W，0.206V,0.055Nb，0.003B，0.048N，0.240Ni，0.010Al,0.004Ti,0.014P,0.003S。由图1可见，T92钢在 650℃,120 MPa 条件下蠕变曲线呈现出3个典型的蠕变阶段:60h内为减速蠕变阶段，60-450h为稳态蠕变阶段，450h后开始加速蠕变，644h蠕变断裂。T92-1 试样对应于减速蠕变阶段,T92-2和 T92-3 试样对应于稳态蠕变阶段,T92-4 试样对应于加速蠕变阶段。
图1 Ｔ92钢的蠕变曲线
2. Laves相的析出
图 2所示为JMatPro软件计算的Laves相平衡态含量和温度的关系曲线，Laves相在 T92钢中的溶解温度为 710.5 ℃ , 经过 730-800 ℃回火处理后的供货状态钢中不存在 Laves相，而在低于 710.5 ℃的服役过程中蠕变 30h析出 Laves相。
图3和图4所示为透射电子显微镜检测的供货状态 Ｔ92钢的 TEM形貌和钢蠕变 30 h后的 TEM 形貌，对比图2和图3、图4可知，利用JMatPro软件计算的结果和透射电子显微镜检测结果一致。
图2 Laves相平衡态含量和温度的计算关系曲线
图3 供货状态 Ｔ92钢的 TEM形貌
图4 T92钢蠕变 30 h后的 TEM 形貌及 EDS
参考文献：郝曼曼,彭碧草,王起江,等.T92钢在蠕变过程中Laves相的析出与熟化行为[J].机械工程材料,2011,35(10):32-35.
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