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金属学报  2014, Vol. 50 Issue (10): 1203-1209    DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00167
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Laves相析出对P92钢合金元素再分布的影响
王学1,2(), 李勇1, 任遥遥1, 刘洪伟3, 刘洪3, 王伟4
1 武汉大学动力与机械学院, 武汉 430072
2 武汉大学流体机械与动力工程装备技术湖北省重点实验室, 武汉 430072
3 东方电气集团东方锅炉股份有限公司, 自贡 643001
4 广东电网公司电力科学研究院, 广州 510080
EFFECT OF LAVES PHASE PRECIPITATION ON REDISTRIBUTION OF ALLOYING ELEMENTS IN P92 STEEL
WANG Xue1,2(), LI Yong1, REN Yaoyao1, LIU Hongwei3, LIU Hong3, WANG Wei4
1 School of Power and Mechanics, Wuhan University, Wuhan 430072
2 Key Laboratory of Accoutrement Technique in Fluid Machinery & Power Engineering, Hubei Province, Wuhan University, Wuhan 430072
3 DongFang Boiler Group Co. Ltd., Zigong 643001
4 Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080
引用本文:

王学, 李勇, 任遥遥, 刘洪伟, 刘洪, 王伟. Laves相析出对P92钢合金元素再分布的影响[J]. 金属学报, 2014, 50(10): 1203-1209.
Xue WANG, Yong LI, Yaoyao REN, Hongwei LIU, Hong LIU, Wei WANG. EFFECT OF LAVES PHASE PRECIPITATION ON REDISTRIBUTION OF ALLOYING ELEMENTS IN P92 STEEL[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(10): 1203-1209.

全文: PDF(1539 KB)   HTML
摘要: 

对P92钢进行650 ℃, 0~5000 h时效实验, 采用萃取复型和电化学萃取2种方法分离时效样品中的沉淀相, 采用电感耦合等离子体发射光谱仪和EDS测定萃取物中合金元素的含量, 揭示Laves相析出引起的合金元素再分布规律. 利用Brinell硬度计测试P92钢时效过程中的硬度变化. 根据合金元素再分布特性, 建立基体溶质原子贫化损伤演化方程, 采用基于物理本质的CDM模型评价其析出对P92钢蠕变寿命的影响. 结果表明, 时效前P92钢中约86%的W和Mo固溶于基体, 剩余的14%分配在M23C6中. P92钢时效过程中由于Laves相析出发生合金元素的迁移, 其析出主要夺取基体中的W和Mo原子, 对时效前已析出的M23C6MX相的成分影响很小. Laves相完全析出后, 基体中W和Mo的分配量均降至50%左右. Laves相的析出还消耗基体的一部分Cr, 使其分配量减少约3.6%. Laves相析出明显削弱溶质原子的固溶硬化作用, CDM计算表明, 其析出使P92钢在650 ℃, 100 MPa下的蠕变寿命缩短24%左右.

关键词 P92钢Laves相合金元素再分布    
Abstract

The P92 steel specimens were aged at 650 ℃ for 0~5000 h, and precipitates of the aged specimens were extracted from the matrix using carbon extraction replicas and potentiostatic electrolysis. The amount of alloy elements in extracted precipitates was determinded by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) and EDS, then the redistribution of alloying elements owing to Laves phase formation was analyzed. The hardness of aged specimens was taken using a Brinell hardness tester. The damage evolution equation owing to solute depletion was obtained from the redistribution characteristic of alloying elements and its influence on the creep life of P92 steel was evaluated based on the physical CDM model. The results are as follows. Before aging, about 86% contents of W and Mo in P92 steel are supersaturated in matrix and the remains are in M23C6 carbides. The removing of alloy elements take place due to the precipitation of Laves phase during aging. The formation of Laves phase consumes mainly W and Mo in matrix, and has little effect on the compositions of M23C6 cabides and MX carbonitrides precipitated before aging. The partition coefficients of these two elements supersaturated in matrix reduce up to 50% on the completion of Laves phase precipitation, and the Cr content in the matrix decreases about 3.6% because the formation of the Laves phase consumes Cr. The precipitation of Laves-phase contributes to the significant decreasing of solution hardening, causes the creep life of P92 steel reduction of about 24% at 650 ℃, 100 MPa.

Key wordsP92 steel    Laves phase    alloying element    redistribution
收稿日期: 2014-04-08     
ZTFLH:  TG142.7  
基金资助:*国家自然科学基金项目51074113和51374153, 以及四川省应用基础研究计划项目2013JY0123资助
作者简介: null

王 学, 男, 1971年生, 教授

图1  P92钢650 ℃时效前后萃取复型样中的析出相TEM像
Aging time / h Cr Fe Mo W
500 14.50±1.72 47.97±1.45 8.54±0.79 28.95±1.04
2000 17.07±3.42 47.25±1.75 8.15±0.90 27.53±1.48
5000 13.46±2.15 49.36±1.59 8.12±0.56 29.06±1.28
表1  P92钢在650 ℃时效不同时间后试样中Laves相的EDS分析结果
Aging time / h Cr Fe Mo W Mn V
500 67.61±1.12 22.72±0.90 2.0±0.24 5.29±0.33 1.35±0.28 1.03±0.62
2000 68.09±1.80 22.41±1.37 1.91±0.16 5.40±0.36 1.41±0.24 0.78±0.27
5000 69.86±1.25 19.71±0.76 1.97±0.22 5.64±0.46 1.35±0.26 1.47±0.96
表2  P92钢试样在650 ℃时效不同时间后M23C6中金属元素的EDS分析结果
Aging time V-rich MX Nb-rich MX
h V Nb V Nb
500 89.52±4.95 10.48±2.71 30.11 69.89
2000 88.45±4.99 11.55±2.74 24.71 75.29
5000 88.30±8.05 11.70±4.41 28.28 71.72
表3  P92钢试样在650 ℃时效不同时间后MX中金属元素的EDS分析结果
图2  P92钢650 ℃时效电解萃取物含量及萃取物中各合金元素含量随时效时间的变化
图3  650 ℃时效不同时间时P92钢基体中W和Mo的分配系数曲线
图4  650 ℃时效不同时间时P92钢的硬度曲线
图5  溶质贫化损伤对650 ℃, 100 MPa下P92钢蠕变曲线的影响
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