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hr3c钢运行过热器管的脆化与晶界M_(23)c_6相参量演化的关系

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金属学报 2015年第11期51卷 1325-1332页

作者：彭志方任文杨超陈方玉刘鸿国彭芳芳梅青松武汉大学动力与机械学院武汉430072 江苏方天电力技术有限公司南京211102 武汉钢铁(集团)公司研究院检测所武汉430080 神华(福建)能源有限责任公司福州350004 东方电气集团东方锅炉股份有限公司自贡643000

研究了hr3c钢不同运行态过热器管样晶界碳化物M_(23)c_6相参量(面积分数?M_(23)c_6和等效宽度W)的变化与脆化的关系.利用ASTM E112规范奥氏体钢晶粒度评级卡片测算出各级别晶粒度(GL)对应的二维图像晶界总周长(Lgb),并拟合出两者的关系L... 详细信息

研究了hr3c钢不同运行态过热器管样晶界碳化物M_(23)c_6相参量(面积分数?M_(23)c_6和等效宽度W)的变化与脆化的关系.利用ASTM E112规范奥氏体钢晶粒度评级卡片测算出各级别晶粒度(GL)对应的二维图像晶界总周长(Lgb),并拟合出两者的关系Lgb(GL);利用各管样的扫描电镜二次电子(SEM-SE)像,得到了对应的?M_(23)c_6及W,从而建立了W与GL和?M_(23)c_6的关系(W(GL,?M_(23)c_6));再结合charpy冲击实验,获得了冲击值(aKV)与W的关系(aKV(W));此外,利用纳米压痕仪测定了晶界的弹性模量(Er).结果表明,所有管样冲击断口均呈沿晶断裂形貌;当?M_(23)c_6一定时,GL越小,W越大,其Er也越大,对应的aKV越小,即晶界脆化倾向越大.揭示了晶界M_(23)c_6片等效宽度的增大(粗化)导致脆化的实质.

关键词： hr3c钢脆化 M23c6 等效宽度 charpy冲击值

长时服役后hr3c钢析出相变化及对硬度的影响

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金属热处理 2023年第9期48卷 203-207页

作者：周江项国东徐昶张显程夏咸喜朱保印赵彦芬金晓国电浙江北仑第三发电有限公司浙江宁波315824 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜等(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等技术对未服役样品和服役时长分别为15 501、35 564、67 705 h的hr3c钢样品进行微观组织结构观察,同时对相应条件下的hr3c钢的硬度进行了测量与分析讨论。结果表明,hr3c钢晶... 详细信息

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜等(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等技术对未服役样品和服役时长分别为15 501、35 564、67 705 h的hr3c钢样品进行微观组织结构观察,同时对相应条件下的hr3c钢的硬度进行了测量与分析讨论。结果表明,hr3c钢晶界上出现连续分布且尺寸相近的M_(23)c_(6)相,随着服役时间的增加发展成不均匀的粗化链状结构;同时在晶粒内部出现纳米级的二次NbcrN相和M_(23)c_(6)相,这种纳米级析出相产生的析出强化效应是hr3c钢硬度值增加的主要原因。

关键词： hr3c钢服役析出相硬度强化机理

铌含量对hr3c钢在高温时效过程中显微组织演变的影响

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机械工程材料 2023年第2期47卷 26-32,66页

作者：杨聪辉曹铁山陈献刚程从前赵杰大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 内蒙古北方重工业集团有限公司包头014030

在hr3c钢化学成分的基础上调整铌元素的质量分数分别为0.5%,0.8%和1.1%,熔炼得到3种成分钢锭,再进行热轧、1200℃均匀化退火和固溶处理、750℃不同时间(0~2000 h)时效处理,研究了铌含量对试验钢显微组织、晶粒尺寸和硬度的影响。结果表... 详细信息

在hr3c钢化学成分的基础上调整铌元素的质量分数分别为0.5%,0.8%和1.1%,熔炼得到3种成分钢锭,再进行热轧、1200℃均匀化退火和固溶处理、750℃不同时间(0~2000 h)时效处理,研究了铌含量对试验钢显微组织、晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明:增加铌含量将提高固溶态试验钢中未溶MX相的含量,减小晶粒尺寸;在750℃时效过程中,增加铌含量会促进σ相在晶界和晶内的析出和粗化,提高硬度;在时效2000 h时铌含量对晶界析出相的尺寸和分布影响不大,但对晶内析出相的尺寸和形态有所影响,铌质量分数1.1%试验钢中晶内析出相的数量相对较少且呈条状。

关键词： hr3c钢铌 σ相硬度显微组织高温时效

铌和碳含量对hr3c钢在高温时效中的显微组织演变的影响

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铌和碳含量对HR3C钢在高温时效中的显微组织演变的影响

作者：杨聪辉大连理工大学

学位级别：硕士

目前,我国能源结构仍以火力发电为主,火力发电避免不了对化石能源的消耗。然而化石能源的消耗往往会带来环境污染问题,并且热效率也较低下。超超临界(USc)发电技术以其高热效率、低污染的优势在国内外得到了广泛的应用。为了进一步提高... 详细信息

目前,我国能源结构仍以火力发电为主,火力发电避免不了对化石能源的消耗。然而化石能源的消耗往往会带来环境污染问题,并且热效率也较低下。超超临界(USc)发电技术以其高热效率、低污染的优势在国内外得到了广泛的应用。为了进一步提高机组的热效率,蒸汽温度和压力需不断提高,这种更加恶劣的服役环境对机组所用材料提出了更苛刻的要求。hr3c钢作为商用奥氏体型耐热钢中的一种,因具有较高的蠕变强度、优异的抗氧化性能和很强的经济性,被广泛应用于电站锅炉的过热器和再热器中。但是由于晶界Mc的粗化和σ相的析出会引起hr3c钢的冲击吸收能明显降低,表现出脆化倾向,进而导致机组的爆管事故时有发生,对火电机组的安全运行埋下巨大隐患。本文从成分优化的角度出发,以商用hr3c钢为原料,使用真空感应熔炉对钢中的铌和碳的含量分别在0.5%～1.1%和0.04%～0.08%范围内进行调整,依次采用热轧、均匀化退火和固溶处理的方法制备试样,最后对hr3c钢在750℃下时效0h～2000h过程中的显微组织演变进行了表征。试验使用SEM、EPMA和XRD等技术对比分析了铌、碳含量对hr3c钢中的重要析出相MX相、Mc和σ相析出行为的影响,统计分析了铌、碳含量对晶粒尺寸的影响,测试了时效过程中试样硬度的变化。研究结果表明,当hr3c钢的碳含量在0.04%～0.08%和铌含量在0.5%～1.1%范围内调整时,铌和碳含量的提高均会增加试样中的初生MX相(或Z相)的含量使晶粒细化。当碳含量较高时,时效的中前期的晶界和晶内的析出相以Mc为主,在时效后期铌含量的增加会使σ相开始析出的时间提前。当碳含量较低时,σ相开始析出的时间被提前至100h以内,而且铌含量的提高会使晶界σ相快速粗化的时间节点提前。此外在高碳试样中,铌含量的提高还会促进次生MX相在晶内的析出。当碳含量较高时,0.5Nb-Hc试样在时效过程中的硬度增呈不断增加的趋势,而0.8Nb-Hc和1.1Nb-Hc试样的硬度均出现了先增加后降低然后趋于稳定的趋势,其中0.8Nb-Hc在时效0h～100h的过程中硬度增加最快。当碳含量较低时,试样硬度整体呈增加趋势,随着铌含量的提高,在时效100h时硬度呈增加趋势,但是0.8Nb-Lc试样在时效至500h时硬度出现了明显降低的现象。

关键词： hr3c钢铌碳晶粒尺寸 σ相硬度

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hr3c钢服役50000h后的组织与性能

金属热处理 2017年第12期42卷 1-6页

作者：王志武田竞范德良蒋郑武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

对高温服役50000h的超超临界机组再热器管道用hr3c钢管采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和拉伸测试仪等方法分别进行了组织与力学性能的观察和测试。结果表明,服役后的hr3c钢基体组织为奥氏体晶粒和孪晶组织,存在大量的... 详细信息

对高温服役50000h的超超临界机组再热器管道用hr3c钢管采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和拉伸测试仪等方法分别进行了组织与力学性能的观察和测试。结果表明,服役后的hr3c钢基体组织为奥氏体晶粒和孪晶组织,存在大量的析出相,主要为M_(23)c_6、NbcrN以及少量的M6c相,并未检测到σ相。服役管的显微硬度和抗拉强度对比供货态管均有提升,但伸长率急剧下降,其断口形貌显示为典型的沿晶断裂特征。采用双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)检测服役后的hr3c钢晶间腐蚀敏感性,结果显示服役50000h的hr3c钢管试样存在晶间腐蚀的倾向。

关键词： hr3c钢超超临界组织力学性能晶间腐蚀敏感性

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hr3c钢焊接接头700℃的蠕变组织演变

金属热处理 2015年第10期40卷 57-60页

作者：张忠文李新梅杜宝帅魏玉忠彭宪友国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250002 华电邹县发电有限公司山东济宁273522

利用光学显微镜和扫描电子显微镜,通过高温持久试验分析了700℃试验中hr3c钢焊接接头蠕变组织。结果表明,高温持久拉伸的hr3c钢接头组织中析出大量粗大的M23c6沿奥氏体晶界连续分布是促使蠕变裂纹产生的原因;在焊缝胞状树枝晶内的M23c6... 详细信息

利用光学显微镜和扫描电子显微镜,通过高温持久试验分析了700℃试验中hr3c钢焊接接头蠕变组织。结果表明,高温持久拉伸的hr3c钢接头组织中析出大量粗大的M23c6沿奥氏体晶界连续分布是促使蠕变裂纹产生的原因;在焊缝胞状树枝晶内的M23c6以针状形态几乎布满整个组织,加速了裂纹扩展,致使接头的蠕变断裂强度降低。

关键词： hr3c钢焊接接头持久试验蠕变组织

超超临界锅炉用hr3c钢的σ相析出行为研究

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金属学报 2015年第8期51卷 920-924页

作者：王慧程从前赵杰杨鸷大连理工大学材料科学与工程学院大连116023

利用OM,SEM和TEM研究了一种超超临界用hr3c钢在700和750℃长期时效至2000 h过程中σ相的析出行为,借助相计算方法探究了影响σ相析出的因素.结果表明,hr3c钢在700和750℃时效1000 h就有不规则块状第二相在晶界析出,且随时效时间延长而... 详细信息

利用OM,SEM和TEM研究了一种超超临界用hr3c钢在700和750℃长期时效至2000 h过程中σ相的析出行为,借助相计算方法探究了影响σ相析出的因素.结果表明,hr3c钢在700和750℃时效1000 h就有不规则块状第二相在晶界析出,且随时效时间延长而增多和粗化;EDS分析表明该相主要含Fe和cr,结合SAED的分析结果最终确定其为σ-Fecr金属间化合物;通过相计算方法对初始态hr3c钢进行分析认为,显微组织或相结构等差异可能是影响后续σ相析出行为的原因.

关键词： hr3c钢时效 σ相相计算方法显微组织

高温服役4.2万小时超超临界机组用hr3c钢组织与性能

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材料热处理学报 2014年第12期35卷 84-89页

作者：杜宝帅魏玉忠张忠文李新梅刘睿国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250002 华电邹县发电有限公司山东济宁273522 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室山东济南250061

采用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸、弯曲力学性能试验对高温服役4.2万小时超超临界机组用hr3c钢的微观组织与力学性能进行了测试表征。结果表明,高温服役后hr3c钢中形成了cr Nb N,M23c6,Nb(c,N)析出相,受热... 详细信息

采用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸、弯曲力学性能试验对高温服役4.2万小时超超临界机组用hr3c钢的微观组织与力学性能进行了测试表征。结果表明,高温服役后hr3c钢中形成了cr Nb N,M23c6,Nb(c,N)析出相,受热力学驱动和动力学生长因素影响,各析出相具有不同的数量、形态和分布特征。由于服役过程中形成的析出相的影响,高温服役后hr3c钢塑韧性明显降低,表现时效脆化倾向。

关键词：超超临界机组 hr3c钢组织性能

650℃时效条件下hr3c钢焊缝金属组织与韧性

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材料热处理学报 2011年第4期32卷 104-109页

作者：张忠文李新梅杜宝帅魏玉忠山东电力研究院山东济南250002 华电邹县发电有限公司山东济宁273522

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析等方法并通过冲击试验,研究了650℃时效条件下hr3c钢焊缝金属的组织和冲击韧性变化。结果表明:焊缝金属组织为γ+析出相,其主要析出相种类均为Nb(c,N)、M23c6和富cu相;随时效时... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析等方法并通过冲击试验,研究了650℃时效条件下hr3c钢焊缝金属的组织和冲击韧性变化。结果表明:焊缝金属组织为γ+析出相,其主要析出相种类均为Nb(c,N)、M23c6和富cu相;随时效时间延长,析出相数量不断增加,其中M23c6析出对析出相数量变化起主要作用;时效后焊缝金属的冲击功出现了急剧降低,200 h即达到显著的脆化状态,造成时效脆化的主要原因是时效过程中M23c6析出量的变化。

关键词：时效 hr3c钢焊缝组织与韧性