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T91合金钢管
T91合金钢管

T91钢中各合金元素分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能,具体分析如下。
①碳是钢中固溶强化作用最明显的元素,随含碳量的增加,钢的短时强度上升,塑性、韧性下降,对T91这类马氏体钢而言,含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度,加速合金元素的再分配,降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性,故耐热钢一般都希望降低含碳量,但含碳太低,钢的强度将降低。T91钢与12Cr1MoV钢相比,含碳量降低20%,这是综合考虑上述因素的影响而决定的。
②T91钢中含微量氮,氮的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用,常温下氮在钢中的溶解度很小,T91钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中,将先后出现VN的固溶和析出过程:焊接加热时热影响区内已形成的奥氏体组织由于VN的溶入,氮含量增加,此后常温组织中的过饱和程度提高,在随后的焊后热处理中有细小的VN析出,这增加了组织稳定性,提高了热影响区的持久强度值。另一方面,T91钢中还含有少量A1,氮能与其形成A1N,A1N在1 100℃以上才大量溶入基体,在较低温度下又重新析出,能起到较好的弥散强化效果。
③加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力,含铬量小于5%时,600℃开始剧烈氧化,而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性,腐蚀深度为0.05 mm/a,600℃时性能开始变差,腐蚀深度为0.13 mm/a。T91含铬量提高到9%左右,使用温度能达到650℃,主要措施就是使基体中溶有更多的铬。
④钒与铌都是强碳化物形成元素,加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物,有很强的弥散强化效果。
⑤加入钼主要是为了提高钢的热强性,起到固溶强化的作用。
2.2 热处理工艺
T91的最终热处理为正火+高温回火,正火温度为1040℃,保温时间不少于10 min,回火温度为730~780℃,保温时间不少于1h,最终热处理后的组织为回火马氏体。
2.3 机械性能
T91钢的常温抗拉强度≥585 MPa,常温屈服强度≥415 MPa,硬度≤250 HB,伸长率(50 mm标距的标准圆形试样)≥20%,许用应力值〔σ]650℃=30 MPa。
2.4 焊接性能
按照国际焊接学会推荐的碳当量公式算得T91的碳当量为
可见T91的焊接性较差。