SAVE25钢高温时效性能研究.pdf

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第46卷增刊2
锅炉技术
Vol 46, Supplement 2
2015年10月
BOILER TECHNOLOGY
Oct.,2015
SAVE25钢高温时效性能研究
龙毅2,彭碧草2
(1.湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司,湖南长沙410004;
2、国网溯南省电力公司电力科学研究院,湖南长沙410007)
摘要:研究奥氏体耐热不锈钢SAVE25在700℃高温时效性能,采用金相邑微镜(OM)、扫描显微镜(SEM)
和X射线行射(XRD)分析了SAVE25时效后金相组织、冲击断口形貌以及萃取后析出相的物相和晶体结构。结
果表明:SAVE25在700℃时效后冲击韧性随时效时间的延长明显降低,超过500b后变化趋于平缓;SAVE25奥
氏体晶粒随时效时间的延长明显粗化,C元素的扩散决定了晶粒的粗化速度;由于第二相粒子受界面能和应变
能的影响,SAVE25时效后晶界MgCs随时效时间的延长由连续网状逐渐转变为沿晶界颗粒状分布。
关键词:SAVE25;时效;冲击韧性;晶粒度;M23Ce
中图分类号:TK225
文献标识码:A
文章编号:1672-4763(2015)S2-0012-07
0前言
性的显著变化可知,材料从未时效到时效500h
后材料从韧性向脆性转变,当时效时间超过
奥氏体管主要用于过热器、再热器,传统的1000h时,冲击韧性变化较小,相对于时效
20%~25Cr%等高Cr高Ni钢抗腐蚀和蒸汽腐500h后,冲击韧性有所提高,这与 Igarashi报道
蚀性能很好,但价格过于最贵限制了其使用。新SAVF25时效500~1000h后冲击韧性升高的
近开发的25Cr20 NINBN(HIR3C)、20Cr25NiMo-结果一致;时效3000b后冲击韧性下降至约
NbTi(NF709)、22Cr15 NINBN( Tempaloy A-3)为24J/cm2,而时效5000h后,材料的冲击初性
和更高强度级别的22.5Cr18.5 NIWCUNBN值略有升高约30J/cm2。长时间时效后低的冲
(SAVE25)具有相对较低的成本而被广泛使用,击韧性说明材料容易发生脆性破坏,与时效0h
其中SAVE25通过奥氏体稳定化元素N、Cu取试样相比,表明材料从未时效前的韧性断裂转变
代Ni,使其具有优秀的强度/价格比,在日本已经为时效后的脆性断裂。Peng等研究表明IHIR3C
成功应用于超超临界电站锅炉。SAVE25在200长期时效后冲击韧性持续下降,且冲击韧性值在
℃~750℃温度范围内许用应力均大于HR3C,700℃时效500h后<30J/cm22,而SAVE25
具有广泛的应用前景。本文主要针对SAVE25时效后冲击韧性明显优于HR3C,因此SAVE2
在700℃时效不同时间时效后冲击性能、基体晶替代HR3C更具有应用前景。
粒及晶界析出相进行研究分析。
SAVE25时效冲击韧性
250
穿晶断裂
沿晶断裂
图1是SAVE25成品试样时效冲击性能
AVE25
的剖析结果。时效0h时,材料冲击韧性值约为
260J/cm2,高的冲击韧性意味着材料具有很好的
浅凹
滑动痕迹
浅凹
韧性,随着时间延长,冲击韧性值随着时效时间
的延长而降低。冲击韧性降低主要集中在时效
0100020003000400050006000
500h范围内,当时效500h后,材料冲击韧性降
时效时间/h
低至34J/cm2。随着时效时间的变化,从冲击韧
图1700℃时效后SAVE25冲击韧性
随时效时间变化曲线
收稿日期:2015-02-28;修回日期:2015-08-06
作者简介:龙毅(1968-),男,高级工程师,主要从事超(超)临界火电机组关键材料高温及焊接性能的研究。
增刊2
龙毅,等:SAVE25钢高温时效性能研究
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SAVE25时效前后断口形貌如图2所示。3000h后,断口上基本无空洞出现,断口上仅
未时效前,断口出现大量韧窝,表明材料在冲击有河流状花样出现,这也说明了时效3000h后
时发生明显塑性变形,断裂为穿晶断裂,如图2SAVE25冲击韧性最低,如图2(d)所示;而时效
(a)所示;当时效500h后,断口呈现为冰糖状沿5000h后,断口断裂面上出现了少量空洞,空
晶断裂特征,表明材料断裂时从未时效的韧性洞底部可见有析出物,由于空洞的出现导致材
穿晶断裂转变为时效后的脆性沿晶断裂,同时料冲击韧性比时效3000h略有提高,如图2(e)
断裂面上出现大量的微孔,微孔底部有细小析所示。冲击断裂特征随时效时间变化如图1所
出粒子,微孔的形成是由于冲击时在析出相位示,未时效时为穿晶初性断裂,时效后为沿晶脆
置发生断裂而形成的,如图2(b)所示;时效性断裂,时效前后断裂机制的差异说明,时效后
1000h后,相对于时效500h后冲击断口,断口SAVE25晶界处为材料的弱化位置,故时效后
宏观断裂特征未发生变化,如图2(c)所示;时效冲击时沿着晶界断裂。
(a)0h
(b)500h
(e)1000h
(d)3000h
(e)5000h
图2SAVE25不同时间时效后冲击断口形貌
裂转变为脆性沿晶断裂,说明材料时效前后组织
2SAVE25时效晶粒粗化
发生了明显的变化。图3为时效前后SAVE25
时效前后SAVE25冲击断裂由韧性穿晶断金相组织。
(a)0h
(b)500h
(c)100h
(d)3000h
(e)500h
图3SAVE25不同时间时效后金相组织