T91鋼是由美國(guó)大象嶺實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)燃燒工程公司冶金材料實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的新型馬氏體耐熱鋼。

根據(jù)astm213/a213m-85c，T91鋼的化學(xué)成分如表1所示。T91鋼對(duì)應(yīng)的鋼號(hào)為德國(guó)的x10crmovnnb91、日本的hcm95和法國(guó)的tuz10cdvnb0901。表1T91鋼c0.08-0.12mn0.30-0.60p化學(xué)成分%元素含量≤0.02s≤0.01si0.20-0.50cr8.00-9.50mo0.85-1.05v0.18-0.25nb0.06-0.10n0.03-0.07ni≤0.40編輯T91鋼中的每種合金元素，以發(fā)揮固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和改善鋼的性能和耐腐蝕性的作用，具體分析如下。①碳是鋼中固溶強(qiáng)化的一種元素。隨著碳含量的增加合金精密管，鋼的短期強(qiáng)度增加，塑性和韌性降低。對(duì)于T91等馬氏體鋼，碳含量的增加將加速碳化物的球化和聚集，加速合金元素的重新分布，并提高鋼的焊接性、耐蝕性和電阻。因此，耐熱鋼一般需要含碳量，但如果含碳量太低，鋼的強(qiáng)度就會(huì)降低。與12Cr1MoV鋼相比，T91鋼的含碳量為20%，這是綜合考慮上述因素的影響而確定的。②T91鋼中含有微量氮，氮的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，它起到固溶強(qiáng)化的作用。在室溫下，氮在鋼中的溶解度很小。在焊接加熱和焊后熱處理過(guò)程中，T91鋼的焊后熱影響區(qū)會(huì)相繼發(fā)生VN的固溶和沉淀：在焊接加熱過(guò)程中，由于VN的溶解，熱影響區(qū)形成的奧氏體組織會(huì)增加，然后常溫組織中的過(guò)飽和度會(huì)增加，并且在隨后的焊后熱處理中會(huì)有細(xì)小的VN沉淀，這增加了組織的穩(wěn)定性，并提高了熱影響區(qū)的耐久強(qiáng)度值。另一方面，T91鋼還含有少量A1，其中氮可以形成A1N。只有當(dāng)溫度高于1100℃時(shí)，A1N才會(huì)溶解到基體中，然后在較低溫度下重新析出，這可以更好地發(fā)揮彌散強(qiáng)化作用。③添加鉻主要是為了提高耐熱鋼的電阻和耐腐蝕性。當(dāng)鉻含量低于5%時(shí)，600℃開始劇烈氧化，當(dāng)鉻含量達(dá)到5%時(shí)，具有良好的電阻。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的耐蝕性，腐蝕深度為0.05mm/a。在600℃時(shí)，性能開始惡化，腐蝕深度為0.13mm/a。T91的鉻含量增加到9%左右，使用溫度可達(dá)到650℃。主要措施是使更多的鉻溶解在基體中。④釩和鈮都是強(qiáng)碳化物形成元素，加入后能與碳形成細(xì)小穩(wěn)定的合金碳化物，具有較強(qiáng)的彌散強(qiáng)化作用。⑤鉬主要用于提高鋼的熱強(qiáng)度，并起到固溶強(qiáng)化作用。2.2熱處理工藝T91的更終熱處理為正火+高溫回火，正火溫度為1040℃，保溫時(shí)間不少于10min，回火溫度為730～780℃，保溫時(shí)間不少于1h，更終熱處理后的組織為回火馬氏體。2.3機(jī)械性能T91鋼在室溫下具有抗拉強(qiáng)度≥585mpa，室溫屈服強(qiáng)度≥415mpa，硬度≤250hb，伸長(zhǎng)率（標(biāo)準(zhǔn)圓形試樣，50mm標(biāo)距）≥20%，許用應(yīng)力值〔σ〕650℃=30MPa2.4焊接性能根據(jù)焊接協(xié)會(huì)的碳當(dāng)量公式計(jì)算T91的碳當(dāng)量。可以看出，T91的焊接性較差。