博一建材讯:随着全球能源危机的愈演愈烈,开发热机元件用新型优质叶片钢、提高现有叶片钢的产品质量变得越来越迫切。具有卓越力学性能的耐热马氏体不锈钢(MHRSS)403Nb是一种很有潜力的叶片钢,能够很好地符合制造热机元件对材料性能提出的优质要求。403Nb钢是从传统AISI403不锈钢发展而来的,它添加了一定量的Nb(~0.2wt%)和V(≤0.1wt%)。由于马氏体型403Nb钢在高温下具有优于AISI403不锈钢的优良性能,因此被广泛用于制造热机元件的蒸汽轮机叶片。
在Cr型不锈钢中加入Nb和V之后,由于非常强的碳化物形成能力,在403Nb钢中,这两种合金化元素会在随后的形变热处理中发生两种叠加作用:一种是在热加工过程中发生细小的碳化物颗粒析出(即NbC析出),这种碳化物会阻止Cr23C6在约1000℃时的析出,从而改善钢的形变热处理性能;另一种是通过在800℃以下析出VC来细化钢的显微组织。上述综合强化作用使得403Nb钢在高温下的力学性能大大提高。
对于403Nb钢的生产来说,通常用EAF+ESR工艺炼钢,其加工工艺包括热锻或传统的热轧加后道的热处理。403Nb钢的化学成分见下表(wt%):
C
Mn
Si
S
P
Cr
Mo
Nb
V
Ni
Fe
0.16
0.46
0.28
0.002
0.016
11.98
0.029
0.22
0.0128
0.12
余量
当前,可以用先进的多机架串列式轧机热轧来生产这种403Nb钢,由于采用这种先进工艺,生产效率也可大大提高。由于多机架串列式热轧是一种快速而大变形量的工艺,在此工艺中,动态再结晶不可避免,作为热变形过程中的一种非常好的软化作用,通常将动态再结晶作为控制显微组织变化的途径之一。
采用单辊形变热处理模拟试验,在900~1150℃、0.01~1s-1应变速率下对耐热马氏体不锈钢403Nb的动态再结晶(DRX)行为进行了研究。结果表明,403Nb的真应力-真应变曲线可以分级为两类:一类为动态回复,一类为动态再结晶。403Nb钢在小于0.5s-1的应变速率下、在低于1000℃的温度下很容易发生动态再结晶。通过模拟试验建立了403Nb钢动态再结晶的物理冶金模型,为该叶片钢材料性能的进一步研究提供了理论参考。
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