新型多尺度碳氮化物强化马氏体耐热钢的稳定性

提出了一种新型多尺度碳氮化物强化马氏体耐热钢的组织模型。首先,通过降C和去除Mo、B的成分设计原则,分别抑制M_(23)C_6长大动力学,进而降低其粗化速率;抑制(Fe,Cr)_2Mo型Laves相的形成,进而降低M_2X型Laves相的粗化速率;减少硼化物脆性相的生成等,以优化组织结构。其次,通过改进形变诱导析出+热处理的方法,最终获得尺度主要分布在50nm以下和100～200nm这两个范围内的形状多样的碳氮化物析出相。本工作研制的新型碳氮化物强化马氏体耐热钢由于含有多尺度碳氮化物的不同强化机制,基体位错密度提高,亚晶界强化作用增强。经650℃高温时效1 000h,其马氏体板条未发生明显变化,基体表现出优良的高温稳定性。同时与传统工艺制得的耐热钢相比,其初始强度基本不变,但随着高温时效时间的延长,其硬度降低较小,性能退化缓慢。

一种新型多尺度碳氮化物强化马氏体耐热钢的研制

为了强化马氏体耐热钢,采用控制热变形程中的温度、速率、弛豫时间及热处理工艺的方法制备了多尺度碳氮化物。研究了工艺参数和热处理工艺对多尺度碳氮化物析出相的影响。结果表明,碳氮化物析出相尺度主要分布在50 nm以下和100~200 nm,其中尺寸在50 nm以下的析出相可强化基体和阻碍位错运动;而尺寸在100~200 nm的碳氮化物析出相可促进亚晶界的形成以及马氏体板条界和原奥氏体晶界的稳定。经过处理的马氏体耐热钢在蠕变或时效过程中组织的高温稳定性增强,可延长材料在高温长时条件下的服役寿命。