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T91(10Cr9Mo1VNb)铁素体耐热钢是制造超超临界火力发电机组的重要材料,其使用温度不超过620oC。T91铁素体耐热钢用于制造超超临界火力发电机组的锅炉本体、过热器和再热器,其使用温度不超过600 oC。高温设备通常根据105h蠕变断裂强度计算的允许应力进行设计,并可使用数十年。但是,最近一部分高Cr铁素体耐热钢在高温使用过程中蠕变强度急剧下降,出现了意料之外的早期断裂现象,因此迫切希望弄清早期断裂的机理,并考虑从热处理制度上加以控制。
本文考察了热处理制度对T91耐热钢组织及持久性能的影响,并对长时高温持久过程中组织演变特别是析出相进行了研究。通过对不同回火时间得到的样品在不同应力下进行持久,分别研究其组织、形貌和亚结构,采用了碳复型,X射线能谱(EDS)技术,并对主要相的成分、尺寸、分布进行定量统计。发现:对T91而言,较长的回火时间能够带来形核位置的增加,有利于Laves相在低应力下长时持久的后续析出,从而带来M23C6的细化,有助于保持长时持久强度。但是在更长的时间内,要考虑到Laves相增大增多可能造成的危害,以及与M23C6细化带来的强化作用的综合效应,需对显微组织演变进行进一步的观察。高温持久过程中的组织演变研究中,在600℃长期持久试样中,发现有成分与Z相接近的粒子存在,而在650℃长时持久样中,发现M2X粒子的粗大化。但是即使在600℃下持久14185.15h的最长时样品中,以及在更高温度650℃下持久12453.3h的样品中,仍然没有发现Z相的存在。这说明Z相的形成,可能需要更长的持久时间。M2X粒子的粗大化,以及某些成分与Z相接近的小粒子,表明Z相粒子可能正在形成。