【技术前沿】涡轮转子用12Cr钢热时效中的显微组织变化研究
高Cr系耐热钢被用于火力发电设备的锅炉材料和涡轮转子材料。为了了解高温强度，对高温下析出物的生长、消失机理的理解很重要，在锅炉材料中，对蠕变寿命和析出行为的研究有许多报道。另一方面，涡轮转子材料是各公司自主开发的，因此化学组成不同，关于析出行为很难说积累了充分的数据。本文中以涡轮转子用12Cr钢为对象实施了热时效试验，调查了伴随热时效的显微组织的变化。
试验用料是高压和中压涡轮转子用12Cr钢，化学成分见表1。将试验用材进行1050℃×35min空冷，550℃×1.5h的1次回火和650℃×20h的2次回火后作为未时效材料。对该材料分别变化时效温度和时效时间来制作热时效材料。时效温度为600℃、625℃和650℃，时效时间为1000h、3000h和10000h。观察未时效材料和热时效材料的显微组织，测量维氏硬度。在显微组织观察中，使用扫描透射电子显微镜，通过元素分析鉴定析出物。
图1是各时效材料的硬度测定结果。根据热时效得到软化的倾向，时效温度越高，时效时间越长，硬度越显著下降。图2是未时效材料和650℃×10000h时效处理材料的STEM观察结果。图2（a）的未时效材料是回火马氏体组织，数十纳米的M2X和数十纳米至数百纳米的M23C6高密度分布，在不同视场下，也发现了数十纳米的微细MX。图2（b）的650℃×10000h时效材料是位错下部组织的回复马氏体组织，与未时效材料一样，也发现了M2X、M23C6和MX，时效前后析出相的种类没有差异。有报道在高Cr系耐热钢中，通过高温长时间的时效，Laves相和Z相析出，但是在本试验中没有发现这些相。认为其原因之一是化学成分不同。
▲ 《世界金属导报》45期 B01
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