德國研發出可用于攝氏650度超臨界機組用鋼
T92(法NF616,歐E911)和T122(HCM12A)鋼是目前廣泛用于攝氏620度以下超臨界機組的過熱器、再熱器、主汽管和再熱汽管法的新型鐵素體鋼。德國瓦盧瑞克曼內斯曼鋼廠正在研發VM12鋼。經過實驗室和工業化試驗的實驗,證明VM12鋼抗蠕變和抗蒸汽氧化性能屬攝氏650度新型鐵素體耐熱鋼,可用于蒸汽溫度小于攝氏650度的超臨界機組的過熱器、再熱器和主汽管道。
VM12鋼是在T91、T92基礎上,將Cr含量由8.6%~9.5%提高到11%~12%。這就進一步提高了材料的抗蒸汽氧化性能。由于Cr含量的增加,確保了VM12鋼具有馬氏體組織,可避免過量的鐵素體出現。添加奧氏體化學元素Co,可提高蠕變強度。Co除了能抑制d鐵素體的形成外,還可延緩馬氏體鋼的回火恢復。在回火時,促進細小二次碳化物的形核,并延緩碳化物的長大。保留T91、T92中的V、N6、N等元素,以獲得碳化物(M23C6)和氮化物(MVN)沉淀強化。和T92、HCM12A一樣,添加W減少Mo,并添加B、Cu以進一步提高VM12鋼的蠕變強度。少量的Cu可以穩定蠕變強度,抑制d鐵素體的形成。Co的熔點比Cu要高攝氏400度以上,其擴散速率更低,能降低VM12鋼組織的馬氏體轉變開始溫度Ms,還能減小熱膨脹率,因而能更穩定和強化馬氏體組織。和T92比較,VM12鋼的合金化元素含量更高,因而具有較高的抗拉強度和屈服強度。VM12鋼中的B元素可偏聚于M23C6和基體間界面,從而阻止M23C6的長大,并促進NV化合物的形核。
上述的設計配方都是在一定范圍內的,如∶11%<Cr<12%、0.9%<Co<1.62%。為此,瓦盧瑞克曼內斯曼鋼廠將各元素的含量在設計范圍內分成A、B、C三個試樣。如將Cr分成為A試樣(11.25%)、B試樣(11.50%)、C試樣(11.44%)作進一步的實驗,主要包括∶更長期的蠕變性能試驗、蠕變疲勞試驗、高溫力學性能試驗、高溫時效后的沖擊韌性試驗、冷熱加工性能試驗和焊接性能試驗等。
屆時,將以化學成分(質量分教、%)為C0.115、Cr11.5、Si0.49、Mn0.35、Al0.008、Cu0.08、Ni0.29、Mo0.29、W1.50、V0.26、Nb0.05、Co1.62、B0.0049、N0.065、P0.018、S0.001(基本配方)、耐攝氏650度高溫、可用于超臨界機組高溫部件、屬新型鐵素體類材料,名稱為VM12的新耐熱鋼種面世。
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