强化机理：

 

抗蠕变

：

T91/ P91 

钢是一种改进的

 9Cr - 1Mo 

钢

 ,

它是在

 9Cr - 1Mo

钢的基础上通过添加

 V 

、

 Nb 

、

 N 

等合

金元素而形成的马氏体钢

 

。

T91/ P91 

钢在正火并经

 730

～

760 

℃

 

回火热处理后

 , 

金相组织呈典型的马氏体骨架结

构

 ,

导致

 M23C6 

铬碳化物沉淀在马氏体骨架的边缘

 ,

并形成

 MX 

形的

 V/ Nb 

碳氮化物

 

。在较粗的

 M23C6 

碳化物及

内部较细的沉淀转换成细箔之后

 ,

会发现次微粒内较大的错位密度

 , 

这种具有高移位密度的细次晶粒结构是

T91/ 

P91 

钢高蠕变强度的决定因素

 

。

 

强化

：

P91

钢采用固溶强化、马氏体强化、碳化物和碳氮化物弥散与沉淀强化、位错网络强韧化、界面强韧化等多

种复合强化与强韧化机制

,

使该钢在高达

600

℃

 

左右具有良好的热强性

,

是超临界火力发电机组的主力热强钢种

 

。

 

T91/P91

钢则除了固溶、合金碳化物析出外

,

更大程度上由于细化晶粒

,

析出弥散的、细小的

Nb,V

的碳化物、氮化

物

(MX

相

)

和高密度位错取得室温强度和更高的强度。此外

,T 91/ P91

钢除了具有更高的强度以外

,

还具有优异的韧性。

 

 

    

高温使用更好

：高温

 566 

℃

 

时

 , 

P91

钢的屈服形变强化指数

 n0 

较室温的高出

 46 

%

。小量塑性变形时高的形变

强化指数能保证钢的高温疲劳强度和疲劳寿命

 

。

 

至于构件在高温下的抗过载能力

 ,

高的

 n0 

值是有利因素

 , 

但较低

的

 n1 

和

 

ψ

 B 

却是不利因素

 

。

 P91

钢的屈服强度和抗拉强度值可见

 , 566 

℃

 

时的屈服强度值是室温时的

 74 % ,

而

 566 

℃

 

时的抗拉强度值降为室温时的

 61 %

。在室温时屈强比为

 0176 , 

而在

566 

℃

 

时屈强比则高达

 0192

。

 

这

显然有利于高温持久强度和高温蠕变性能的利用

 , 

表明该钢在高温使用时强度潜力的充分发挥与经济合理性

 

。

 

P91

钢含有大量

Cr

、

Mo

等元素通过正火即可得到马氏体组织

 

，

P91

钢正火态板条马氏体经高温回火后回复为破碎

的晶粒细小的回火马氏体，光学显微镜下马氏体板条束位向已不明显

 

，正火态板条马氏体经高温回火后得到典型板条

回火马氏体组织，马氏体板条粗大板条束位向明显，马氏体板条在高温回火时并不发生再结晶形成铁素体基体等轴晶

粒，而是以多边形回复的马氏体板条碎化，碳化物的析出和亚稳态位错网的形成来释放马氏体相变时的形变储存能，

这样回火板条马氏体组织的

P91

钢既具有马氏体的强化效果又因马氏体高温回复形成的亚稳态多边形结构可抵抗相变

点以下高温的长时间作用而成为热强性和热稳定性兼具的优良耐热钢，细小接近等轴状回火马氏体的金相组织优于粗

大板条的金相组织，经高温回火后马氏体板条已完全破碎马氏体原始板条分解为许多亚晶粒，马氏体板条及亚晶粒边

界上碳化物析出并长大，马氏体板条内部可见位错线呈网状或胞状存在，马氏体的晶界强化位错强化弥散强化均得到

较好实现。

 

 

P 91 

钢焊缝的显微组织由奥氏体

 + 

少量铁素体组成

 ,

奥氏体中的亚结构为具有一定夹角的隐晶板条马氏体

 ,

在

马氏体基体上存在有弥散分布的点状析出物

 

。

X 

射线衍射表明

 , 

P 

91 

钢母材和焊缝的相组成主要为体心立方的

α

- 

F 

e 

相和

 F 

e 

- 

C 

r 

相

 

热影响区精细组织为板条马氏体

 ,

在板条马氏体的晶界和晶内有弥散分布的

M23C 

6 

碳化物

 ( 

晶

格常数

 1 . 064 nm) , 

这些碳化物富

C r 

、

 F e 

、

 M o 

等合金元素

 ,

大多为

 C r 23C6 

。

 

  

T91 / P91 

钢时效过程中的性能变化

 

     ( 1 )

在

 550 

℃

 

、

 600 

℃

 

下时效

 ,

抗拉强度和

 

σ

 0 . 2

都没有变化

 

。

 

但在

 650 

℃

 

下时效

 2 000 h

以后

抗拉强度

σ

 0 

. 

2

就都会有下降趋势

 

。这种变化说明

 , 

虽然它在时效前已经过了

 750 

℃

 

以上的高温回火

 , 

回火时

析出的第

 2

相和基体在

 600 

℃

 

以上还不很稳定。

 

它也提示了

 T 91 / P91

钢的长期使用温度不能超过

 600 

℃

 

。

 

     ( 

2 

)

与抗拉强度

σ

0 

. 

2

相对应

 ,

延伸的变化也有类似特征

 

。在

 550 

℃

 

、

 600 

℃

 

下时效延伸率有明显变化

 , 

650 

℃

 

下时效

 1 000 h,

延伸率有明显增加

 ,

但时效到

 1 

万

 h

后延伸率又开始降低

 

。

 

     ( 3 )

在

 550 

℃

 

、

 600 

℃

 

下时效

 , T 91 / P91

钢的韧度有明显的降低

 ,

但在时效

 2 

万

 h 

后韧度还能保持在

100 J / c m2

以上

 

。

 

在

 650 

℃

 

下时效时

 , 

韧度一直保持稳定变化

 ,

可是在经过

 1

万

 h

以后

 ,

韧度开始发生明显

下降

 ,

但仍能保持在

 100 J / c m2

以上

 

。

 

这种现象与抗拉强度

 

σ

0 . 2 

及延伸率的明显降低有关