《表3 P91钢中M23C6碳化物中各元素的原子分数》

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《P91热轧无缝钢管的TMCP模拟》

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为了进一步明确P91钢在TMCP冷却过程中碳化物析出规律，使用Thermo-Calc软件计算了P91钢在高温下碳化物数量随温度变化的曲线，如图7a所示，可见P91钢定径冷却时主要析出M6C及M23C6两种类型的碳化物。M6C型碳化物析出温度为500℃～370℃，析出量很少。M23C6型碳化物开始析出温度约为860℃，主要是Cr的碳化物，还有Fe、Mo、V等元素。各元素的含量随温度的变化如图7b所示。可以看出，随着析出温度的下降Cr和Mo含量升高，Fe含量下降。开始析出温度860℃和室温下M23C6中各元素的原子分数，列于表3。因为定径变形促进析出，定径累积变形产生的大量位错为碳化物析出提供更多有利的形核点。此时由于温度较高Cr、Fe、Mo和C等溶质原子的扩散又比较快，故碳化物在奥氏体晶粒内部直接析出；另外，由于P91钢经TMCP控制轧制后得到细小的奥氏体晶粒，晶粒内形成的位错和晶界较多，为了降低自由能Cr、Fe、Mo等溶质原子倾向于占据空位、位错和晶界等缺陷位置，从而加速M23C6型碳化物的扩散和析出。当温度低于800℃时Cr、Fe、Mo等合金元素扩散变慢，使M23C6相长大速率减慢，加剧碳化物在晶粒内的生长阻力，最终M23C6型碳化物在形变奥氏体晶粒内呈弥散、细小析出，计算结果表明析出量基本保持在1.8%左右。为了保留纳米级析出物，采用上述1℃/s的冷速进行TMCP控制冷却，最终得到马氏体板条间弥散分布的纳米级碳化物。