[发明专利]一种GX8CrNi12钢高温铁素体含量的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种GX8CrNi12钢高温铁素体含量的控制方法。

背景技术

GX8CrNi12材料属于一种铁素体热强铸钢，该钢种具有良好的韧性、高温热强性，高温下组织性能稳定，具有高温抗氧化性及抗蒸汽腐蚀能力，主要用于核电机组的汽轮机上，使用环境恶劣，不仅要求其抗氧化，还要求能够承受较大载荷，并且在高温下仍能保持较高力学性能。该钢种生产过程中，如果各种合金元素的含量和铸造过程的冷却速度控制不好，则钢中容易出现由于包晶反应不完全而残留至室温的高温铁素体。

高温铁素体属于软化相，常分布于原奥氏体晶界，在受到拉伸、冲击时往往为裂纹首先萌生的部位。由于高温铁素体生成温度较高（≥1400℃），铸造完成后的常规热处理方法无法将其消除，只能存留至服役状态，同时由于其止裂性能差，当裂纹产生后，就会沿着高温铁素体扩展，使材料的强度、塑性、韧性严重下降，降低材料的使用性能和使用寿命，直接影响核电机组运行过程中的可靠性和安全性，因此合理控制GX8CrNi12材料的微观组织尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种GX8CrNi12钢高温铁素体的控制方法，通过合理控制材料中的各组份的含量以实现对材料中高温铁素体的控制，从而提高材料的综合性能。

本发明的目的是这样实现的，一种GX8CrNi12钢高温铁素体含量的控制方法，所述GX8CrNi12钢的化学成分和质量百分含量为：C：0.055—0.1%，Si：0.2—0.4%，Mn：0.50-0.80%，P≤0.03%，S≤0.02%，Cr：11.5-12.5%，Mo：0.2—0.5%，Ni：0.8-1.5%，其余为铁。

为进一步优化材料组份以控制材料中高温铁素体，所述GX8CrNi12钢的化学成分中镍当量Nieq和铬当量Creq满足Nieq≥3.75%；Nieq/Creq≥0.29，其中，镍当量Nieq和铬当量Creq分别按公式1和公式2计算：

Creq=Cr%+Mo%+1.5Si%公式1；

Nieq=30C%+Ni%+0.5Mn%公式2。

本发明的GX8CrNi12钢的合金成分中，镍、碳、锰属于奥氏体化元素，促进奥氏体的形成和稳定，扩大奥氏体的相区；铬、钼和硅属于铁素体化元素，促进铁素体形成和稳定，扩大高温铁素体相区。本发明根据各元素促进铁素体和奥氏体的能力不同，将各元素等效为镍当量和铬当量。通过控制镍当量与铬当量的比值来综合控制铁素体化元素含量和奥氏体化元素含量，使材料在平衡状态相图中能完全消除高温铁素体。

附图说明

图1为本发明的GX8CrNi12钢实施例1的金相组织图。

图2为本发明的GX8CrNi12钢实施例1的金相组织图。

图3为本发明的GX8CrNi12钢实施例1的金相组织图。

图4为本发明的GX8CrNi12钢实施例1的金相组织图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的GX8CrNi12钢高温铁素体含量的控制方法，其中，GX8CrNi12钢的化学成分和质量百分含量为：C：0.092%，Si：0.304%，Mn：0.583%，P：0.013%，S0.005%，Cr：12.18%，Mo：0.376%，Ni：1.22%，其余为铁，并且按式1和式2算得Creq=13.012，Nieq=4.272，Nieq/Creq=0.328。本实施例的材料浇注成试块后经1040℃正火+710℃回火处理，得到回火马氏体组织，金相中无高温铁素体，如图1所示。

实施例2

本实施例的GX8CrNi12钢高温铁素体含量的控制方法，其中，GX8CrNi12钢的化学成分和质量百分含量为：C：0.088%，Si：0.231%，Mn：0.597%，P：0.014%，S：0.008%，Cr：12.17%，Mo：0.424%，Ni：1.18%，其余为铁，并且按式1和式2算得Creq=12.941，Nieq=4.119，Nieq/Creq=0.318。本实施例的材料浇注成试块后经1040℃正火+710℃回火处理，得到回火马氏体组织，金相中无高温铁素体，如图2所示。

实施例3