摘要
国内各大主机厂的汽轮机低压末级叶片材料及螺栓材料很多还依赖进口，开发一种综合性能良好的叶片材料是非常必要的。MTB10AA（转化我国材料牌号12Cr10Co3MoW1VNbNB）钢是由日本三菱公司引进的材料，现主要用于超临界、超超临界汽轮机组叶片和螺栓，属新型12% Cr马氏体不锈钢，综合性能较好，但其热处理参数范围较窄，热处理工艺的确定较为困难，因此对其转变动力学以及热处理工艺进行研究，对于此种材料的国产化是十分必要的。 本课题对12Cr10Co3MoW1VNbNB钢相变行为进行研究，分析了在冷却与加热过程中的奥氏体转变与马氏体转变动力学，得到奥氏体转变与马氏体的转变动力学方程，并对不同热处理工艺下试验用钢组织及力学性能进行了分析，研究了淬火温度以及回火温度对试验用钢的强度、塑性以及冲击性能的影响，不同热处理工艺材料高温拉伸性能以及高温短时持久性能、组织演变过程以及失效演变过程，并通过OM、SEM、TEM等方法，对不同高温持久试样的组织变化、位错变化、析出相形貌特征进行了分析。 结果表明：试验用钢的最佳奥氏体化工艺为：升温速率为 5℃/s，奥氏体化温度为1100℃，奥氏体化保温时间为20min；试验用钢的奥氏体转变动力学方程为 X=1-exp（6.7t1.56）；马氏体的转变动力学方程为：ξ=1-exp(-0.026(Ms-Tq))；试验用钢在1060℃~1100℃淬火，670℃回火能获得较好的综合性能。通过对持久实验的分析，确定了材料的最佳热处理工艺范围为： 1100℃±10℃淬火、油冷，670℃±10℃回火、空冷。 经过分析，得到了失效的原因：当材料在较高温度或实际使用过程中，试验用钢在温度与应力作用下在板条马氏体界附近形成位错墙的形成加快了材料组织的劣化；第二相的析出阻碍位错运动，提高了材料的高温长时性能。但是，材料在整个服役过程中，板条马氏体晶界析出相的不断长大，新的马氏体边界不断形成，导致材料组织劣化，失效断裂。
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