《表4 高B低N9Cr-3W-3Co-VNb钢母材和焊接接头在650℃时的蠕变断裂寿命测试结果(1)》

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《9%Cr耐热钢接头HAZ中的Ⅳ型裂纹》

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注：（1）表中数据分别根据图6、图7和图8中的曲线测得。

既然Ⅳ型裂纹位于900～1 100℃的临界HAZ和Ac1～Ac3区，必然与母材的成分和微观组织有关。研究发现，细晶区晶界上粗大的M23C6型析出物为蠕变空洞的形成提供了有利条件，这是导致蠕变断裂强度降低的重要微观组织因素。从冶金学方面考虑，就是如何控制晶界上粗大的M23C6型析出物并抑制蠕变空洞的形成长大。图6～图8和表4表示几种不同B含量（高B低N)9Cr-3W-3Co-VNb钢母材、焊接接头，以及模拟试样在650℃下的蠕变断裂寿命[9]。可以看出：（1）母材的蠕变断裂寿命：5种试样中，0.009B和0.013B的蠕变断裂寿命达7 000 h，远高于P92母材的3 700 h。（2）焊接接头试样中，所有含B钢焊接接头的蠕变断裂寿命均优于P92钢接头的，尤其是0.009B和0.013B的蠕变断裂寿命分别为5 000 h和8 000 h，远高于P92接头的1 800 h。由于在650℃时P92钢接头的细晶HAZ出现了Ⅳ型开裂，致使该钢接头的蠕变断裂强度远低于母材的；然而对于含B钢的接头，均未出现Ⅳ型开裂，HAZ蠕变断裂强度退化较小，所以接头的蠕变断裂强度不低于母材的或接近母材的。（3）模拟试样中，两种含B母材的蠕变断裂寿命均高于其HAZ的；无论是母材或HAZ，0.009B钢的蠕变断裂寿命大约是0.0047B钢的2倍，而且远大于P92钢。这是因为在这两种试件中没有观察到Ⅳ型开裂。（4）使用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察了含B试样HAZ和母材金属中M23C6析出物的形态及分布。沿着原奥氏体晶界和板条边界的M23C6碳化物中检测到了B，但是在晶内的小碳化物中不能检测到B。可以清楚地看出，0.009B钢中M23C6的尺寸远小于0.0047B钢中的（不仅在母材中而且在HAZ中）尺寸，而Laves相的尺寸没有受B含量的影响。同时在加B焊接接头的HAZ中没有观察到细粒度的微观组织。不难看出，在9Cr-3W-3Co-VNb钢中加入适量的B（从0.009%到0.013%），利用B改善组织性能的冶金作用，使母材和焊接接头获得了良好抗蠕变断裂性能（含Ⅳ型裂纹抗裂性能），归纳其原因有二：其一，适量的B抑制了晶界上M23C6析出物粗化倾向；其二，HAZ晶粒尺寸被控制，试样中没有观察到细晶HAZ。