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力学性能对大口径高压锅炉管的影响

发表时间:2020-06-02 17:21:46

       大口径高压锅炉管在所有钢中都含有碳,但和Mn钢和低合金结构钢不同,在不锈钢中经常要求把碳的质量分数控制在0.1%以下。***例外的是马氏体不锈钢,在这种钢的相变强化中,碳是很关键的。碳在固溶体中起间隙原子的强化作用,特别是在高温时。在大多数不锈钢中,碳和其他元素形成碳化物,当形成富铬的M23℃6型碳化物时会降低耐腐蚀性能,为此生产了低碳型(凵-型)不锈钢,其碳的质量分数低于0.04%。值得注意的是M23C6型碳化物中含有将近4倍于碳原子的金属原子(主要是铬),而一个铬原子的质量又比4倍碳原子的质量还多,所以以质量分数计形成M23C型碳化物时,一份碳可以把多达16倍质量的铬从固溶体中移出碳是奥氏体形成元素并扩大γ相区,它形成奥氏体的能力是镍的30倍。在FeCr-C三元相图中,可形成Cr23C6、CrnC3、Cr3C2和Fe3等碳化物,前两种可能在不锈钢中出现。在大多数情况下形成(FeCr)23C混合碳化物,用M23C。表示。在铬镍奥氏体不锈钢中,碳化物相主要由M23℃构成,在高钼和含铌的奥氏体不锈钢中也有M6C型碳化物存在。在用钛和铌稳定化的不锈钢中,存在MC型碳化物,如№bC、TC。

       大口径高压锅炉管不形成碳化物,在镍-碳组元中,碳总是以石墨析出。在普通不锈钢中,碳首先和铬形成化合物,其次是和铁形成化合物,实际上从不形成石墨。在不锈钢中〔如18-8),奥氏体昰粒对碳有很好的溶解性,但是由于铬在奥氏体中的活性降低,因此碳在奥氏体中的髙溶解度被大打折扣。因为碳化物可以在很低含碳量下生成,所以奥氏体不锈钢中碳的溶解度大大降低。碳还影响σ相的形成,増加碳含量将使碳化物量增加,部分铬变成M2C高铬碳化物,使基体中铬量减少,σ相析出减慢;如果碳和钛或铌形成碳化物,这种抑制作用将降低。在各类不锈钢中,碳是必然存在的。在马氏体不锈钢中,碳是使其获得淬硬性的最有效和最廉价的元素;在Cr№奥氏体不锈钢中,碳是有害的;在双相不锈钢和铁素体不锈钢中,碳也是有害的,应尽量降低;但是,在高氮Cr-Mn-N奥氏体不锈钢中,可利用碳、氨共同作用开发以强度和韧性为使用目的的高间隙元素型高强度无磁性奥氏体不锈钢。1324氮对不锈钢及其焊缝性能的影响氮在很多不锈钢中是以杂质存在的,但是在某些奥氏体不锈钢中和所有双相不锈钢中氮是有意加入的。和碳类似,氮是强力的固溶强化元素;仅加入015%(质量分数)就能显著增加奥氏体钢强度,而在奥氏体中其强化效应在低温时特别显著。在双相不锈钢中氮也提高强度,但更重要的是增加耐蚀性和耐缝隙腐蚀能力。某些双相不锈钢含有高达0.3%(质量分数)的氮。氮在不锈钢中,特别是在铁素体不锈钢中溶解度很低,而在奧氏体不锈钢中加λ锰后可以提髙氮的溶解度。在铁素体和双相不锈钢中,如果氮超过其溶解度,则在铁素体相中会有cN析出。在焊缝金属和热影响区如果从高于1100℃的温度冷却时没有生成适量的奥氏体,就会观察到cr2N的析出。

       大口径高压锅炉管作为一种非常强烈的形成并扩大奥氏体相区的元素,其形成奥氏体的能力相当于碳,约为镍的30倍。在奥氏体不锈钢中,氮增加了奥氏体的稳定性,还可以抑制碳化物析出和延缓σ相的析出。因此,对钢的敏化态昰间腐蚀和韧性产生有利影响。在低台金钢中,氮通常是一种杂质元素,但在不锈钢中它可作为一种合金元素。由于铬的存在,使氬在钢中具有良好的溶解度,所以不锈钢的含氮量比碳钢和低合金钢高。随看铬量的増加,氮在铬镍不锈钢中的溶解度迅速増加。可通过钢中气孔的多少来检验氮的溶解度。试验表明,无气孔的***氮量从17%cr的020%上升到25%cr的0.50%,与铬量成线性关系。由于氮在奥氏体不锈钢中的溶解度比碳要高得多,因此氮在奥氏体钢中不易形成脆性的析岀相。如果氮的溶解度超岀了极限,氮就会以αrλN化合物的形式析出;如果碳也存在,同时还会析岀M23C型碳化物。


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