一种含Re高温叶片钢的锻造组织分析

一种含Re高温叶片钢的锻造组织分析
彭建强  孙福民   哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
摘  要：采用Gleeble-1500热模拟试验机对1Cr10Co2W2MoReVNbNB钢进行压缩试验，压缩温度为850℃～1150℃，初始应变速率为1s-1，变形量为50%。采用OLYMPUS GX51立式金相显微镜和FEI Tecnai30透射电子显微镜对钢进行了显微组织分析。 试验结果表明，(1)变形温度对钢的热变形显微组织影响很大，当变形温度高于950℃时会发生动态再结晶，当变形温度达到1050℃时动态再结晶比较完全，且动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大。(2)钢中的Re主要存在于马氏体基体中，起固溶强化作用。(3)钢中的碳化物为M23C6型碳化物，其在较低温度压缩变形后有析出长大的趋势，在1050℃时基本溶解，在1150℃时完全溶解。
关键词：Gleeble-1500热模拟试验机  Re元素  碳化物  显微组织
1前言
节约一次能源,加强环境保护,减少有害气体排放,降低地球温室效应,已引起国内外的高度重视,提高火电机组的热效率是有效途径之一。提高燃煤电厂发电效率有几种方法,如整体煤气化联合循环(IGCC)、增压流化床联合循环(PFBC)及超超临界技术(USC)。[1]从技术难度和现实性看,大容量超超临界技术是目前最成熟的技术。
超超临界汽轮机高温叶片需要承受高温、高压、高应力等严苛的工况条件，其用材必须具有很高的蠕变持久强度等高温力学性能。材料良好的高温性能是通过化学成分合金化和均匀的组织实现的。1Cr10Co2W2MoReVNbNB钢是蒸汽参数为600℃/600℃/25MPa的1000MW超超临界汽轮机调节级叶片用钢，其良好的高温性能是通过复杂的合金化实现的。钢的合金化程度高，其锻造组织就变得复杂。本文通过钢的热模拟压缩试验及金相组织、电镜显微组织的分析，研究了不同变形温度对钢的组织的影响，并分析了Re元素在钢中的作用以及钢中碳化物的类型和溶解温度。
2  试验材料和方法
2.1试验材料
本文所用材料采用电炉+电渣工艺冶炼，并采用自由锻造方式制成截面120×120mm的方钢。表1是钢的化学成分。
表1 1Cr10Co2W2MoReVNbNB钢的化学成分
C        Cr        Co        W        Mo        Re        V        Nb        N        B
0.10        10.58        1.04        2.56        0.10        0.22        0.15        1.53        0.036        0.0009
2.2试验方法
采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩试验。试样尺寸为Φ8 mm×12 mm。试验时，对试样进行电阻加热，温度由热电偶精确控制在±1℃范围内。压缩温度为850℃～1150℃，初始应变速率为1s-1，变形量为50%，升温速率为20℃/S。
采用OLYMPUS GX51立式金相显微镜观察1Cr10Co2W2MoReVNbNB试样的金相显微组织。抛光溶液为Cr2O3溶液和2.5um金刚石抛光剂，腐蚀液为HCl (40ml) 、CuCl2 (5g) 、水(30ml) 和酒精(25ml) 的混合溶液。
采用FEI Tecnai30透射电子显微镜观察1Cr10Co2W2MoReVNbNB系列试样经高温热压缩后的相变化。采用线切割法切取0.3mm左右的薄片，然后机械减薄至100μm厚的薄膜,再进行双喷电解制成直径为3mm的透射试样。电解液为10%高氯酸酒精溶液，温度为-20℃以下，操作电压为75V左右。

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2012-2-4 19:00 上传

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