[发明专利]9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝中δ-铁素体含量的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝中δ-铁素体含量的测定方法，属于钢铁材料领域。

背景技术

9-12%Cr马氏体耐热钢主要包括P122、P92、P91和E911等马氏体耐热钢，广泛用于超超临界锅炉主蒸汽管、集箱等厚壁管道等构件，由于四种钢中有较多的铁素体形成元素如Cr、Mo、Si等，尤其是P122、P92和E911中加入了铁素体形成元素W，进一步增大了δ-铁素体的形成倾向。加上焊接过程中的冷却速度很快，使得高温铁素体向奥氏体转变受到抑制，因此在焊缝中很容易产生δ-铁素体。δ-铁素体的出现降低焊缝冲击韧性，并恶化其高温蠕变性能，因此根据DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》要求，9-12%Cr钢焊缝金相组织中δ-铁素体含量不超过8%，最严重不得超过10%。为确定焊缝组织是否达标，需要测定焊缝中δ-铁素体含量，而目前用常规方法（如金相法）测定马氏体钢中δ-铁素体含量比较繁琐，不仅成本高，而且周期长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供了一种快速、低成本的测定9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝中δ-铁素体含量的方法。使用该方法，可以快速测定焊缝金属中δ-铁素体含量，有利于指导焊接材料的优化设计。

本发明解决该问题所采用的技术方案是：

一种9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝中δ-铁素体含量的测定方法，包括以下步骤：

（1）分析测定9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝金属中碳、氮、镍、钴、铜、锰、铬、钼、钨、钒、铌、硅十二种元素的质量百分比，分别记为a_C、a_N、a_Ni、a_Co、a_Cu、a_Mn、a_Cr、a_Mo、a_W、a_V、a_Nb、a_Si；

（2）确认测得的十二种元素的质量百分比满足如下要求：碳的范围是0.04～0.14wt.%,氮的范围是0.02～0.1wt.%，镍的范围是0～1.2wt.%，钴的范围是0～2wt.%，铜的范围是0～2wt.%，锰的范围是0～1.2wt.%，铬的范围是8～12wt.%，钼的范围是0～1.5wt.%，钨的范围是0～2.5wt.%，钒的范围是0.1～0.3wt.%，铌的范围是0.04～0.1wt.%，硅的范围是0.1～0.5wt.%；

（3）将步骤（1）中所得的十二种元素的质量百分比代入公式y_δ=-20-158.8a_C+495.8a_C²-68.2a_N-4.9a_Ni-3.09a_Co-3.04a_Cu-1.95a_Mn+3.03a_Cr+4.9a_Mo+3.5a_W+9.6a_V+10.9a_Nb+3.86a_Si，计算得到焊缝金属中δ-铁素体体积百分数y_δ。

本发明方法所用的计算9-12%Cr马氏体耐热钢焊缝金属δ-铁素体含量的公式：y_δ=-20-158.8a_C+495.8a_C²-68.2a_N-4.9a_Ni-3.09a_Co-3.04a_Cu-1.95a_Mn+3.03a_Cr+4.9a_Mo+3.5a_W+9.6a_V+10.9a_Nb+3.86a_Si是建立在合金热力学理论的基础上，通过设计100多组不同成分的9-12%Cr新型马氏体耐热钢焊缝金属，再利用Thermo-Calc热力学计算软件计算出在某一等效温度（对常用焊条电弧焊焊缝，建议取1200℃）下焊缝金属中δ-铁素体含量，作为冷却到室温时的残留δ-铁素体含量，运用多元回归分析的方法对计算结果进行拟合得到预测公式。公式的具体推导过程如下：