P91耐热钢(10Cr9MoVNb)是应用于超(超)临界发电机组的必选钢种.鉴于机组的主蒸汽管道工作温度为600℃,试验考察了P91耐热钢在该温度下的蠕变行为.在应力140MPa下进行试验,蠕变断裂时间为5 534 h,蠕变速率为0.2 μm/h,随后在同样的条件下蠕变100 h和1 800 h,分别对应于减速蠕变和稳态蠕变阶段,与蠕变前和蠕变断裂后的样品进行对比.采用透射电子显微镜分析蠕变不同阶段的微观组织,重点考察持久蠕变过程中的亚微米级析出相.结果表明:蠕变过程中P91耐热钢微观组织发生了退化,即马氏体板条宽化、位错密度降低、析出相略有粗化,并有新相形成.P91供货态析出相主要是100～200nm的M23C6型析出相和10～50nm的MX型析出相,这两种析出相在蠕变过程中变化不大.蠕变至1 800 h时,发现了少量含Mo的Laves相,尺寸从50～150 nm,主要分布于马氏体板条界和亚晶界上,特别是多个亚晶粒或板条交接的位置.Laves相成分较稳定,但极易粗化,长时间蠕变(5 534h)的断裂试样中Laves相最大Feret直径超过600 nm.细小Laves相具有析出强化作用,但粗大的Laves相将减弱其强化作用,加之基体强度的降低,使蠕变加速进而导致裂纹产生甚至断裂.
参考文献
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