热处理对Inconel 690合金耐磨钢板晶粒变化和晶界析出物的影响

  近30年来,为提高核电站蒸汽发生器换热管的可靠性,避免因早期应力腐蚀泄漏,逐步用Inconel 690合金耐磨钢板替代Inconel 600合金耐磨钢板。Inconel 690合金耐磨钢板的热处理一般为固溶处理+特殊热处理(TT处理),在生产和使用过程中,该材料沿晶界分布或析出碳化物。有资料表明,在碳化物沿晶界析出过程中,特别是Cr23C6在析出过程中会造成晶界附近贫铬,当铬含量低于一定值后造成晶间腐蚀和应力腐蚀。本文主要研究Inconel 690合金耐磨钢板经不同温度和时间固溶和TT处理后晶界析出物大小、形貌和分布特征。

  样品材料采用真空感应+电渣重熔工艺生产冶炼,经挤压、冷拔、冷轧至Φ19.05mm×1.09mm,其主要化学成分(质量分数,%)为:0.22Mn,0.02C,0.06Si,9.48Fe,60.10Ni,29.51Cr,0.30Ti,0.27Al,0.002S,0.005P等。对冷轧后的Inconel 690合金耐磨钢板进行不同温度的固溶处理及TT处理,固溶处理温度为950、1000、1050、1100和1150℃,保温5min,水冷。TT处理工艺分别为600℃×12h、700℃×12h、700℃×24h、700℃×48h、700℃×96h、800℃×12h、800℃×24h、800℃×48h,冷却方式为水冷。

  Inconel 690合金耐磨钢板固溶处理后的组织为奥氏体+少量的碳化物+微量的Ti(C,N)。当固溶温度低于1100℃时,晶粒尺寸变化不大,当固溶温度超过1150℃时,晶粒尺寸迅速增加。因此耐磨钢板固溶处理温度建议在1100℃以下。晶界的颗粒主要为沿晶界析出的Ti(C,N)和M23C6,其数量和尺寸随TT处理温度的升高和保温时间的延长而增加,主要呈断续和半连续状分布。