新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢的组织及其低温韧性

本项目以添加Mn抑制δ铁素体而发展出的具有较高组织稳定性的新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢为研究对象，拟从纯净化、组织调控和合金元素微调三个角度来提高其组织的韧性，降低韧脆转变温度。申请者的前期工作表明，该钢室温和高温拉伸强度较高，但韧性较差，韧脆转变温度较高，钢中粗大的富Ta析出相损害了韧性。因此本项目将平衡Mn强化基体、影响组织中氮化物形貌以及抑制δ铁素体三方面的作用以优化钢中Mn的含量；精确分析粗大富Ta析出相的微观结构及形成机制，优化Ta的含量，以消除钢中粗大的富Ta析出相；调控碳含量降低对组织韧性的影响，从而韧化基体，降低韧脆转变温度。本项目的研究成果将深化材料韧化的理论知识，为未来核聚变堆提供性能更加优良的结构钢材料，具有较高的学术和应用价值。

依据项目申请书中的研究计划，完成了各项研究内容。取得的主要研究进展如下：1）获得了成分优化的新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢，钢中重要元素Mn的最佳含量范围为0.8-1.0%，既可以保证获得全部马氏体组织，又不会在钢中发生偏聚损害钢的高温力学性能；2）分析了钢中富Ta夹杂物的形成机制，通过研究Ta的溶解动力学，通过优化冶炼时间去除了钢中的富Ta夹杂物；3）获得了碳含量降低对氮化物强化低活化马氏体耐热钢组织与性能的影响规律；4）测试了新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢的连续冷却转变规律和钢中析出相的析出动力学规律，由此制定了钢的热变形工艺；5）通过以上组织、成分和热处理工艺的调整，新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢的韧脆转变达到-50℃，实现了预期的性能指标；6）新型氮化物强化低活化马氏体耐热钢在600℃的高温持久性能明显高于同类钢种，充分证明了具有良好热稳定性的细小氮化物强化可以提高钢600℃的持久强度。在完成项目过程中发表英文期刊文章5篇，其中SCI收录4篇。