重点实验室在新型9Cr3W3Co马氏体耐热钢中硼元素的存在形态及高温时效时硼化物的演变行为研究方面取得新进展

2020-11-19 16:15


       大量研究表明,硼元素可通过与M23C6碳化物结合形成M23(C,B)6从而抑制碳化物熟化,提高钢的抗蠕变性能。然而,如何使硼元素择优分布、硼元素在9-12Cr马氏体耐热钢中的存在形态等问题尚未明晰。针对以上问题,重点实验室核用耐热钢研究组通过热力学计算及不同温度的等温时效实验等手段研究了硼元素在9Cr3W3Co钢中形成的硼化物的热力学行为。通过热力学计算,可知硼元素在钢中主要形成了BN及M3B2硼化物。与理论计算结果一致,由于钢中较低的N含量,热处理态钢中BN含量极低。此外,由于冶炼过程中W和Nb元素的偏析,钢中存在大量分布不均匀的富钨硼化物(M3B2)。这些硼化物难以通过常规热处理消除。然而,由于其热力学亚稳性,M3B2硼化物随着时效时间增加逐渐回溶至基体,提高时效温度可提高其回溶速度。时效过程中,小尺寸先溶解,大尺寸硼化物破碎后溶解。值得注意的是,虽然热处理态钢中BN含量极低,提高时效温度至800 ℃时,BN会发生明显的形核长大,并从近球形转变为带有尖角的不规则形状。高温热机械处理工艺(TMT)有益同时消除以上两类硼化物,并抑制BN在后续高温时效时的重新析出。相关研究结果已发表于金属学报, 56, 2020, 54-65。



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9Cr3W3Co钢中的硼化物及其化学成分

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时效100h后M3B2硼化物的演变情况(a)650 ℃; (b)700 ℃; (c)750 ℃


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800 ℃时效时BN的演变


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热机械处理后钢的SEM及SIMS图






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