高 健

(西安石油大学机械工程学院，陕西 西安 710000)

F12钢是含有12%Cr 的马氏体耐热钢，因为F12钢具有良好的耐高温、耐腐蚀以及优良的强韧性和高温抗氧化性，大量作为超高压电站锅炉材料，被广泛用于热电厂[1-3]使用环境中的高铬耐热合金钢，是主蒸汽管道使用频率很高的材料。随着F12钢在使用过程中运行时间的延长，钢材的组织结构会发生改变，从而对材料是否满足服役条件产生较大的影响。经过长时间在高温环境中工作运行后，材料的组织和性能是否满足使用条件是目前最需要解决的问题。近年来，研究人员对管材的组织性能开展了一系列研究[4-6]。

1 F12钢的微观组织及拉伸性能

F12钢的Cr含量高于9%且低于12%(见表1)。

表1 F12钢的化学成分质量分数

从F12钢样品光学显微镜观察的显微组织[7]得出F12钢的微观机理为板条马氏体结构(见图1)，F12钢从微观上看是由若干板条束构成的，奥氏体晶粒交错处和板条马氏体晶区处是由黑白相间、半平行条状物组成。碳化物颗粒细小且不规则排列在基体上。

图1 F12金相组织

长期塑性变形导致马氏体板条碎化，其基体上的碳化物粗化证明投入使用时间与显微组织变化程度成正比关系(见图1)。显然，材料显微组织结构的改变会影响 F12马氏体耐热钢的使用性能。随着服役时间的延长，F12马氏体耐热钢发生断裂，并且马氏体板条结构会消失[8-9]。晶界析出明显粗化的碳化物，伴随着碳化物的粗化，晶界析出的碳化物会连接成链状结构，在这种状态下，碳化物的强化作用显著减弱。……