【技術前沿】渦輪轉子用12Cr鋼熱時效中的顯微組織變化研究
世界金屬導報
高Cr系耐熱鋼被用於火力發電設備的鍋爐材料和渦輪轉子材料。為了了解高溫強度，對高溫下析出物的生長、消失機理的理解很重要，在鍋爐材料中，對蠕變壽命和析出行為的研究有許多報道。另一方面，渦輪轉子材料是各公司自主開發的，因此化學組成不同，關於析出行為很難說積累了充分的數據。本文中以渦輪轉子用12Cr鋼為對象實施了熱時效試驗，調查了伴隨熱時效的顯微組織的變化。
試驗用料是高壓和中壓渦輪轉子用12Cr鋼，化學成分見表1。將試驗用材進行1050℃×35min空冷，550℃×1.5h的1次回火和650℃×20h的2次回火後作為未時效材料。對該材料分別變化時效溫度和時效時間來製作熱時效材料。時效溫度為600℃、625℃和650℃，時效時間為1000h、3000h和10000h。觀察未時效材料和熱時效材料的顯微組織，測量維氏硬度。在顯微組織觀察中，使用掃描透射電子顯微鏡，通過元素分析鑒定析出物。
圖1是各時效材料的硬度測定結果。根據熱時效得到軟化的傾向，時效溫度越高，時效時間越長，硬度越顯著下降。圖2是未時效材料和650℃×10000h時效處理材料的STEM觀察結果。圖2（a）的未時效材料是回火馬氏體組織，數十納米的M2X和數十納米至數百納米的M23C6高密度分布，在不同視場下，也發現了數十納米的微細MX。圖2（b）的650℃×10000h時效材料是位錯下部組織的回復馬氏體組織，與未時效材料一樣，也發現了M2X、M23C6和MX，時效前後析出相的種類沒有差異。有報道在高Cr系耐熱鋼中，通過高溫長時間的時效，Laves相和Z相析出，但是在本試驗中沒有發現這些相。認為其原因之一是化學成分不同。
▲ 《世界金屬導報》45期 B01
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