T91钢界面脆性相的形成和降熔元素原子的扩散的研究分析

　　耐热钢是一讨论种在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。

       现代发电机组对耐热钢的组织性能提出了很苛刻的要求，材料科学工作者为此开发了多种适应电站运行需要的耐热钢。目前耐热钢主要采用氩弧焊进行连接，而氩弧焊的主要问题是对工人技术水平要求高，需要开坡口，热影响区容易产生焊接裂纹。瞬时液相扩散焊（简称TLP）接头强度高，没有明显的界面和焊接物残留。采用TLP替代焊条电弧焊对管道进行连接，具有生产率高、焊接时间短等优点，生产效率是传统焊接方法的10倍以上。尤为适于条件较差的施工环境，大大节省了人力、物力和能源。在大气条件下惰性气体保护的TLP不用真空炉，节约了设备投资，也适合在野外施工的场合。
　　
　　T91/P91钢具有优良的常温和610℃以下高温力学性能，而且有着良好的加工性能,在电站高温过热器、高温再热器乃至主蒸汽管道上得到了越来越广泛的应用，但其焊接性较差，焊接时容易出现裂纹等问题。近年来，人们对耐热钢的TLP进行了一些研究，取得了可喜的成果。本文对T91钢的TLP接头进行了研究，分析了其界面脆性相的形成和降熔元素原子的扩散，以供人们在研究和应用中参考。
　　
　　实验材料为电站锅炉用T91钢管（Φ63.5mm×4.6mm），室温抗拉强度585MPa，其化学成分（质量分数，%）为：0.09C，0.4Si，0.35Mn，9Cr，1.05Mo，0.2V，0.1Nb，Ni≤0.4，P≤0.02，S≤0.01。实验用中间层材料成分见表1。试样连接端面精车，用95%酒精清洁连接端面和中间层。TLP试验在开放式TLP机上进行，采用中频感应加热，用氩气保护，压力设定为6MPa。加热速率：900℃以下45℃/s，900以上30℃/s。焊后降温冷却，当接头温度降到100～150℃时重新加热回火，回火工艺为（800±5）℃保温8min，通过回火处理改善接头组织和性能。
　　

材料	Si	Ni	Cr	B	Fe
FeNiCrSiB	5～6	40～45	5～7	6～8	其余
Fe78Si9B13	9	-	-	13	其余
BNi2	4～5	其余	6～8	2.75～3.5	-

　　　　
　　结果显示，在温度和时间一定的条件下，中间层中降熔元素的含量高时容易形成脆性相。等温温度提高对促进中间层原子流动与扩散有利，对元素的均匀化有促进作用。等温时间不足造成等温凝固不能完成，会形成类似钎焊的组织，形成大量脆性相。