T/P92鋼CCT曲線測試與分析

闕莉莉

（南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院，江蘇南京 210000）

T/P92鋼CCT曲線測試與分析

闕莉莉

（南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院，江蘇南京 210000）

利用L78RITA快速熱膨脹儀，結合金相和硬度測試，得出了T/P92鋼的連續冷卻轉變曲線。當冷卻速度＜0.05℃/s時，出現鐵素體和馬氏體雙相組織；冷速＞0.05℃/s時，組織為全馬氏體；隨著冷速由0.05℃/s增加到50℃/s，組織從回火馬氏體轉變為淬火馬氏體，顯微硬度由281.1 HV1升高至403.9 HV1。T/P92鋼具有較好的淬硬性。

T/P92鋼，CCT曲線，組織；顯微硬度

1 前言

T/P92鋼是在T/P91鋼的基礎上，通過減少Mo含量至0.5%、增加W含量至1.8%，并利用控軋控冷技術（TMCP）制造的最新一代含Cr 9%的鐵素體耐熱鋼，是新一代超臨界/超超臨界電站機組受熱面管的理想材料［1-2］。T/P92鋼在550、600℃溫度下10萬h的蠕變斷裂強度為199、131 MPa，高于T/P91鋼相應的蠕變強度（141、98 MPa）［3］。冷卻速度對T/P92鋼相變產生重要影響，在大型鑄鍛件熱處理中，表面和心部往往加熱和冷卻速度不同，得到的組織因冷速不同而存在差異，進而能影響其力學性能［4］。因此，本研究探討了解T/P92鋼在連續冷卻過程中的相變情況，并以此為依據，分析顯微組織對性能的影響，避免T/P92鋼在使用過程中過早失效。

2 試驗材料與方法

采用真空電弧爐熔煉25 kg T/P92鋼。鋼錠經扒皮、切冒口、去尾椎后取屑，采用ICP熒光光譜法分析其化學成分，結果見表1。將鋼錠鍛造成45方的棒料，始鍛溫度1 150℃，終鍛溫度900℃，鍛造過程中采用三墩三拔工藝使得組織均勻。切取80 mm長的方棒進行熱處理，采用1 050℃正火+750℃回火的熱處理工藝獲得全馬氏體組織。

表1 T/P92鋼化學成分（質量分數）%

將試驗鋼加工成Φ3 mm×10 mm的試樣，用丙酮去除試樣表面的油污，將準備好的K型熱電偶點焊在試樣中部，放置在快速相變熱膨脹儀（Lensis L78 RITA）的真空腔內進行測試，獲得溫度—膨脹量關系曲線。曲線上每一轉折點的開始點和結束點都是組織轉變的開始點和結束點。再將測試后的試樣制備成金相試樣，在光學金相顯微鏡（ZEISS AXIOVERT 200 MAT）下，采用負載強度為1 kg的全自動顯微硬度計（LECO AMH43）測試試樣硬度。

3 試驗結果與分析

3.1 不同冷卻速度下T/P92鋼的顯微組織

根據YB/T 5128—1993標準測試鋼的連續冷卻轉變曲線，以熱膨脹法為主，結合金相和顯微硬度，繪制了T/P92鋼的CCT曲線。采用L78RITA快速熱膨脹儀，將T/P92鋼加熱到1 020℃、保溫15 min進行完全奧氏體化處理，然后分別以0.01、0.02、0.03、0.05、0.1、0.2、0.3、1、2、3、5、10、20、50℃/s的速率冷卻至室溫，測得一系列熱膨脹曲線，并使用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察不同冷卻速度下的熱膨脹試樣顯微組織，見圖1。當冷卻速度＜0.05℃/s時，組織為馬氏體+鐵素體，且隨著冷卻速度的減慢，鐵素體比例增加，馬氏體所占的比例減小。當冷卻速度＞0.05℃/s時，組織板條結構清晰的馬氏體。說明T/P92鋼淬硬傾向嚴重，易于獲得全馬氏體組織。

3.2 不同冷卻速度下T/P92鋼的硬度

考慮到樣品在較慢冷速下為馬氏體+鐵素體雙相組織，兩者硬度相差較大，選用較大載荷（1 kg）以減小數據的波動。不同冷卻速度下樣品的顯微硬度測試結果如表2所示。整體而言，隨著冷卻速度的增加，其對應組織的顯微硬度也有所增加。當冷卻速度為0.01℃/s時，顯微硬度僅為111 HV1，與鐵素體相的硬度相當；當冷卻速度為0.05℃/s時，顯微硬度為281.1 HV1，與回火馬氏體的硬度相當；當冷卻速度為50℃/s時，其顯微硬度升高至403.9 HV1，與淬火馬氏體的硬度相當。

3.3 T/P92鋼CCT曲線

圖1 不同冷卻速率下T/P92鋼典型金相組織

表2 不同冷卻速度下T/P92鋼的顯微硬度

利用快速相變熱膨脹儀自帶的Evaluation軟件導出不同冷速下的熱膨脹曲線，采用切線法確定不同冷卻速度冷卻過程中發生相變的起止溫度，結合金相分析以及顯微硬度，利用Origin9.0軟件繪制出了如圖3所示的T/P92鋼的CCT曲線。T/P92鋼的Ac1點在820℃，Ac3點在920℃，Ms點在450℃，Mf點在在270℃。從CCT曲線可以看出，正火冷速＜0.05℃/s時，組織由鐵素體和馬氏體組成，當冷速＞0.05℃/s時，組織則全部為馬氏體。由此可見，在較寬的冷卻速度范圍內，從奧氏體冷卻到室溫，T/P92鋼都會從奧氏體轉變為馬氏體。因此，T/P92鋼具有較好的淬硬傾向。

4 結論

使用L78RITA快速熱膨脹儀，結合金相和硬度，得出了T/P92鋼的連續冷卻轉變曲線。T/P92鋼冷速＜0.05℃/s時，出現鐵素體和馬氏體雙相組織，在較寬冷速范圍內時都能得到全馬氏體組織，隨著冷速的增加，組織從回火馬氏體向淬火馬氏體轉變，其硬度相應增加。T/P92鋼具有較好的淬硬性。

圖2 試驗測定的T/P92鋼CCT曲線

［1］吳軍.T92鋼管焊接接頭組織和性能研究［D］.濟南：山東大學，2008.

［2］束國剛.超臨界鍋爐用T/P91鋼的組織性能與工程應用［M］.西安：陜西科學技術出版社，2006.

［3］段寶玉，劉宗昌，任慧平，等.對P92鋼C-曲線的評價［J］.兵器材料科學與工程，2015（5）：93-96.

［4］崔中圻.金屬學與熱處理［M］.北京：機械工業出版社，2007.

Measurement and Analysis on the CCT Diagram of T/P92 Steel

QUE Lili
（Nanjing Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute,Nanjing 210000,China）

The CCT diagram of T/P92 steel was measured using the phase transformation thermal dilatometer.Results showed that the microstructure was the martensite and ferrite structures when the cooling rate was lower than 0.05℃/s.When the cooling rate was higher than 0.05℃/s,the microstructure was the whole martensite.The whole martensite can be obtained in a wide cooling rate range.The martensite transforms from the tempered martensite to the quenching martensite with the cooling rates increase from 0.05℃/s to 50℃/s,also the microhardness increases from 281.1 HV1to 403.9 HV1.Based on this,the T/P92 steel has good hardenability.

T/P92 steel;CCT diagram;microstructure;microhardness

TG151.3

A

1004-4620（2017）02-0041-02

2016-08-25

闕莉莉，女，1979年生，2003年畢業于南京工業大學計算機應用與技術專業。現為南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院工程師，從事特種設備檢驗檢測工作。