CrNi合金在不同Nb含量及固溶处理後不同冷却速率对显YOKE.PDFVIP

22Cr-25Ni合金在不同 Nb含量及固溶處理後 不同冷卻速率對顯微組織之影響 1 2 3 1 黃詠廷 * 楊勝閔 潘永村 林東毅 1 國立高雄大學 化學工程及材料工程學系， 2 國立高雄大學 扣件及鋼鐵技術研究中心， 3 中國鋼鐵股份有限公司 摘要 本實驗採用 22Cr-25Ni-3W-3Cu-1.5Co-xNb 耐熱不銹鋼進行顯微組織之觀察， 鈮的添加量為 0 、0.29 、0.60 與0.88w.t.% Nb ；經熔鑄、熱軋與固溶化處理後發 現，未含鈮的組織的析出相以富 Cr的 M C碳化物為主，而含鈮的析出相則為 23 6 富 Nb的 MX 析出物；且隨著鈮含量的增加，晶粒尺寸由約500 μm減少至 110 ~ 120μm 。當再度施予 1250°C 持溫2 小時之固溶化處理，各分別進行水淬與空冷 的方式冷卻，由顯微組織觀察可發現，未含鈮的組織的析出相仍以富 Cr的 M23C6 碳化物為主，且碳化物的型態會隨著冷卻速率的降低而由粗大顆粒轉變為近連續 成長之長條狀；至於含鈮的組織，冷卻速率的改變對析出物的影響不大。 關鍵詞： 22Cr-25Ni 不銹鋼、Nb(C,N) 、析出物 1. 前言 高溫抗蝕性、優良的可加工性、低膨 隨著地球資源逐漸地枯竭，而太 脹係數等特性；廣泛運用於發電模組， 陽能、潮汐能、風力、生質能等可再 組渦輪葉片、高溫蒸氣輸送管線等。 生能源又無法滿足人類發展之需求， 主要特性為具備高溫穩定性，且高溫 因此世界各國轉向提高火力及核能發 析出物抑制晶粒成長，並提供高溫強 電之轉換效率，亦即提高工作溫度與 度；此外，高 Cr含量使其具高抗腐蝕 蒸氣壓力以增加水分子之動能，藉以 能力。耐熱不銹鋼為了兼固高溫強度 推動渦輪葉片而達到能源轉換效率提 與抗高溫腐蝕之性質，添加較多的合 升之目的。使用在700˚C下 300 bar的 金元素，如：N 、W 、Mo 、Nb …等， 蒸汽環境下，估計可使熱轉換效率從 故由 Table. 1可知，可能的析出物種類 35%提升至 46%(1) ，抗疲勞性與抗潛變 有 NbC 、NbN 、Z-phase 、M23C6 、Laves 之多功能性。故渦輪機相關零組件材 phase …等。其中鈮之析出物，在耐熱 料之開發仍持續進行，材料的演進由 鋼中扮演最重要角色，這類析出物造 Cr-Mo 鋼、9-12%Cr 鋼 18%Cr-8%Ni 就耐熱鋼在高溫時得以維持強度，此 鋼、25%Cr-20%Ni 鋼至 21%Cr-32%Ni (2-3) 類耐熱鋼之高溫穩定相 如 Table. 1 鋼…等。 所示。 本研究使用之 22Cr-25Ni 沃氏田 本實驗探討不同 Nb 含量及固溶 鐵系不銹鋼為耐熱鋼，具高溫強度、 熱處理後之冷卻條件的不同，對析出 (4) 物形態的差異 ，以22Cr-25Ni 為基材 2.2固溶化 與熱機處理 加以調質，探討合金基本性質與析出 將熔製完成後4種不同 Nb含量之 物型態，比較冷卻條件對顯微組織與 鑄錠進行 1300°C 持