孙奉亮 何文武 赵晓东 刘建生

(太原科技大学材料科学与工程学院，山西030024)

随着我国电力建设的发展和国家节能减排战略的推进，超超临界机组以其具有单位发电能耗低、节能减排的优越性成为我国火电和核电装备的主流[1]。由于大型超超临界汽轮机转子所运行的环境对转子的力学性能要求极其严格[2]，所以12%Cr超超临界转子钢以其良好的锻造性、淬透性、抗氧化性、焊接性和持久韧性成为超超临界机组转子的主要钢种。

对于超超临界机组来说，晶粒细匀化以其具有提高强度和韧性的双重效果成为优化转子力学性能的主要手段。但是超超临界转子的体积非常庞大，这使得在锻造和热处理过程中转子的组织变化很难控制，普遍存在着混晶、粗晶等问题，从而导致转子的屈服强度和冲击韧性大大下降，不利于力学性能的提高[3]。本文系统地研究了12%Cr超超临界转子钢的晶粒长大规律，建立了晶粒长大动力学模型，为实际生产过程中的组织控制提供了科学依据，对于其生产制造过程中热加工参数的确定有着重要的工程价值。

1 实验材料与方法

实验材料为锻态12%Cr超超临界转子钢，原始组织为马氏体，化学成分见表1。试样尺寸为15 mm×15 mm×15 mm正方体。晶粒长大实验在KBF1400箱式电阻炉中进行，金相观察采用Zeiss Imager.A1m金相显微镜。

表1 试验钢的化学成分(质量分数，%)Table 1 The chemical composition of the tested steel(mass fraction，%)

实验时将箱式电阻炉先以15℃/s加热至既定温度(1 000℃、1 050℃、1 100℃、1 150℃、1 200℃、1 250℃)，稳定后再将试样放入电阻炉中保温既定的时间(1 h、3 h、5 h、7 h、9 h、11 h、15 h、20 h)，出炉后立即快速水冷至室温，以保留奥氏体晶界，便于观察分析试验温度下12%Cr超超临界转子钢奥氏体晶粒的长大情况。……