热处理工艺对403Nb钢组织与蠕变性能的影响

为扩大403Nb耐热钢的使用范围,比较研究了热连轧及热处理态403Nb钢的组织及蠕变性能。结果表明:403Nb钢在高温轧制时发生了动态回复及动态再结晶,组成相包括:α-Fe、Cr23C6及少量的NbC。其中,碳化物颗粒粗大,分布不均。经1050℃淬火后,获得了板条马氏体及残留的NbC。随着淬火温度的提高,晶粒有所长大,当温度达到1150℃时,出现较多沿晶界分布的δ铁素体。采用优化的热处理工艺,即1100℃淬火、650℃回火时,在原马氏体板条内及板条间弥散析出大量纳米级以Cr23C6为主的碳化物,此时,钢的使用温度及蠕变寿命可大幅度提高。文中阐述了钢组织的形成机制。

403Nb钢的组织特征与蠕变行为

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了403Nb钢的蠕变性能特点、变形特征、组织及其变化规律。结果表明:403Nb钢具有明显的温度敏感性,在试验条件下,403Nb钢蠕变激活能为463 kJ/mol,组织为回火板条马氏体,相邻马氏体板条组间取向几乎垂直。在马氏体中存在高密度的位错和尺寸约0.2μm的残留NbC,在马氏体板条界,特别是晶界处沉淀大量更为细小的纳米Cr23C6。蠕变期间,NbC十分稳定,但晶界处(Cr,Fe)23C6部分向(Cr,Fe)7C3转变。403Nb钢的蠕变变形机制是晶界滑移、位错滑移及由位错增值束集引起的动态再结晶,对上述过程碳化物起到阻碍作用,提高了钢的蠕变抗力。

热变形403Nb钢的再结晶动力学

采用Gleeble3500热模拟试验机对403Nb马氏体叶片钢在单道次和双道次热压缩条件下的再结晶动力学行为进行了研究。经过计算得出了403Nb钢热压缩变形时的流变应力方程、静态再结晶动力学方程、静态再结晶晶粒尺寸模型以及亚动态再结晶动力学方程。403Nb钢在1100℃-1150℃,应变速率在0.01-1s^-1的条件下,发生较明显的动态再结晶。在变形组织中有细小孪晶生成,孪晶尺寸为30-100 nm。

建筑用403Nb钢的蠕变性能研究

研究了建筑用403Nb钢的蠕变行为。结果表明,403Nb钢的温度敏感性很强。晶界处的碳化物起到了钉扎晶界的作用,从而提高了403Nb钢的蠕变性能。

碳化物对热连轧403Nb钢位错组态及蠕变行为的影响

对热连轧403Nb钢进行了蠕变试验,并对其蠕变前后的组织进行了研究,结果表明:403Nb钢在轧制过程中发生了动态回复及动态再结晶,组成相中,Cr23C6主要为二次碳化物,而NbC则主要源于一次碳化物。在连轧过程中,一次碳化物通过阻碍位错滑移制约动态回复,其分布影响回复后的组织结构。蠕变期间,晶内碳化物阻碍位错运动,晶界碳化物"钉扎"晶界,阻碍晶界滑动,由此提高钢的蠕变抗力。

热压缩变形403Nb叶片钢的静态再结晶行为

通过Gleeble-3500热模拟试验机对403Nb马氏体钢(%:0.16C、11.98Cr、0.03Mo、0.22Nb、0.01V、0.12Ni)在950～1 150℃进行应变速率0.01～10 s^(-1),道次间隔1～100 s的二道次热压缩试验。通过总结已发表的各种静态再结晶数学模型,得出403Nb钢静态再结晶激活能Q_(rex)为168.40 kJ/mol及静态再结晶模型t_(0.5)=6.599 9×10^(-10)ε^(-1.6)(?)^(-0.46) d_0 exp(168400/RT)。结果表明,热压缩道次间隔时间短,钢的晶粒粗大,静态再结晶率低;道次间隔时间长,静态再结晶接近完成,大部分为等轴晶粒;在热压缩过程中,剪应变最大的区域再结晶最完全,晶粒最细小。

403Nb叶片钢高温热压缩静态再结晶研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对403Nb马氏体叶片钢进行二道次高温热压缩试验,对不同温度、应变速率、道次间隔下发生的静态再结晶进行了研究和计算,得到403Nb静态再结晶、静态再结晶激活能和静态再结晶晶粒尺寸模型。

403Nb叶片钢热压缩变形研究

为403Nb叶片钢实现热连轧组织性能预报系统提供数据,采用Gleeble-3500热模拟试验机,对403Nb进行了热压缩试验。根据试验数据通过计算得出了403Nb热压缩的Z参数和流变应力方程;对变形后的组织分析表明：403Nb动态再结晶以晶界弓出机制形核,在变形组织中有少量宽度为30~100 nm的细小孪晶,基体中的NbC对位错有钉扎作用,提高了其热变形激活能。