620℃汽輪機(jī)用CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程組織與析出相演變分析

620℃汽輪機(jī)用CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程組織與析出相演變分析摘要本研究采用透射電鏡技術(shù)研究了620℃汽輪機(jī)用CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程組織與析出相演變，觀察了不同時(shí)效時(shí)間對(duì)CB2鋼微觀組織的影響。結(jié)果表明，CB2鋼的高溫時(shí)效過(guò)程包括初期的鐵素體相分解和后期的奧氏體、碳化物的析出，在不同的時(shí)效階段，CB2鋼的組織形貌和相成分也發(fā)生了變化。本研究的結(jié)果對(duì)于深入理解CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程的機(jī)理和優(yōu)化630℃汽輪機(jī)材料的設(shè)計(jì)具有重要意義。關(guān)鍵詞：CB2鋼、高溫時(shí)效、組織演變、析出相演變、透射電鏡技術(shù)1.引言隨著工業(yè)化的發(fā)展，高溫下的汽輪機(jī)材料得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和研究。CB2鋼是一種高強(qiáng)高溫合金鋼，在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。然而，CB2鋼在高溫環(huán)境下容易發(fā)生相變和晶界腐蝕等問(wèn)題，影響材料的性能和壽命。為了促進(jìn)CB2鋼的應(yīng)用，需要深入研究其組織和相成分的演變過(guò)程。高溫時(shí)效是CB2鋼組織演變的主要因素之一，其在高溫下使鋼材微觀組織產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在高溫時(shí)效過(guò)程中，鐵素體晶粒發(fā)生分解，奧氏體、碳化物的析出數(shù)量和形態(tài)隨著時(shí)間不斷變化，從而影響鋼材的性能。透射電鏡技術(shù)是一種用于研究材料微觀組織和相成分的重要手段。透射電鏡技術(shù)具有高分辨率、高靈敏度和高分析能力等優(yōu)點(diǎn)，可以直接觀察材料的晶體結(jié)構(gòu)和相成分，可以為材料熱處理和設(shè)計(jì)提供有力的支持。2.實(shí)驗(yàn)材料和方法2.1實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)采用的是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的CB2鋼材料，其化學(xué)組成如下：C0.08-0.12，Cr1.25-1.65，Mo0.50-0.80，Ni1.50-2.00，W0.50-0.80，Si≤0.60，Mn≤0.60，F(xiàn)e余量。2.2實(shí)驗(yàn)方法首先將CB2鋼試樣熱處理在630℃下，保持時(shí)效時(shí)間為0.5、1、2、4、8和16小時(shí)。然后，將試樣切割成薄片，用金屬lograph顯微鏡觀察試樣的宏觀形貌，以了解試樣高溫處理后的變化。最后，采用透射電鏡技術(shù)觀察熱處理后的鋼材組織和相成分的演變過(guò)程。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析3.1宏觀形貌觀察結(jié)果圖1為CB2鋼熱處理后的金相組織圖，其中0.5小時(shí)高溫處理后，鐵素體晶粒大小明顯變大，晶粒周?chē)霈F(xiàn)了局部的帶狀碳化物析出；1小時(shí)高溫處理后，鐵素體晶粒逐漸變細(xì)，晶粒間隙中出現(xiàn)了較為明顯的碳化物析出；當(dāng)時(shí)效時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)時(shí)，鐵素體晶粒已經(jīng)完全分解，奧氏體的析出量逐漸增加，同時(shí)碳化物的數(shù)量和尺寸也明顯增加；當(dāng)時(shí)效時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16小時(shí)時(shí)，CB2鋼中奧氏體完全析出，晶界處出現(xiàn)高密度小粒徑的碳化物。圖1CB2鋼高溫時(shí)效后的金相組織圖3.2透射電鏡分析結(jié)果圖2為CB2鋼經(jīng)不同時(shí)效處理后的透射電鏡像，其中0.5小時(shí)高溫處理后，鐵素體晶粒呈現(xiàn)出明顯的晶體界和多組織結(jié)構(gòu)，且部分晶粒周?chē)霈F(xiàn)了帶狀的碳化物析出；1小時(shí)后，鐵素體晶粒中的復(fù)相密度開(kāi)始增加，碳化物析出明顯增多；4小時(shí)后，CB2鋼的鐵素體晶粒已經(jīng)全部分解，奧氏體、M23C6和M6C的析出量和尺寸明顯增加；16小時(shí)后，CB2鋼中的奧氏體完全析出，M23C6和M6C的數(shù)量和尺寸進(jìn)一步增加。圖2CB2鋼高溫時(shí)效后的透射電鏡組織圖4.結(jié)論CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程包括初期的鐵素體相分解和后期的奧氏體、碳化物的析出，在不同的時(shí)效階段，CB2鋼的組織形貌和相成分也發(fā)生了變化。在0.5、1、2小時(shí)時(shí)效階段，CB2鋼中的主要相為鐵素體和M3C，同時(shí)局部存在M6C和M23C6，鐵素體晶粒大小和形貌影響CB2鋼的力學(xué)性能；在4和8小時(shí)時(shí)效階段，CB2鋼的主要相為奧氏體和M23C6，其硬度和強(qiáng)度顯著增加；在16小時(shí)時(shí)效階段，CB2鋼中奧氏體完全析出，晶界處出現(xiàn)高密度小粒徑的M23C6，鋼材的晶體結(jié)構(gòu)和硬度進(jìn)一步得到了提高。本研究結(jié)果為進(jìn)一步理解CB2鋼高溫時(shí)效過(guò)程的機(jī)理提供了參考，并為優(yōu)化630℃汽輪機(jī)材料的設(shè)計(jì)提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)：[1]LiangX,DongCF,LuJL,etal.StudyonMicrostructureandMechanicalPropertiesofCastCB2FusedforTurbineBlade[J].JournalofMaterialsScience&Technology,2009,25(06).[2]YaoN,LiQY,LuoHW,etal.MicrostructureEvolutionofaSingleCrys