氮和氧含量对HCM2S钢组织和性能的影响

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HCM2S钢是日本住友金属和三菱重工借鉴我国G102钢的多元复合强化理论、在2.25Cr-1Mo钢基础上改良而成的新型低碳低合金贝氏体型耐热钢。通过降低碳含量改善焊接性能，适当降低Mo元素含量、加入W元素形成以W为主的W-Mo复合固溶强化，加入V、Nb和N形成MX型碳氮化物进行弥散沉淀强化，加入微量的B进行晶界强化。该钢于1991年5月由ASMECodeCase2199确认，现已正式纳入ASMESA-213和ASMESA-335标准，牌号定为T23和P23。该材料的小口径管可代替T22、G102和12Cr1MoVG用于制造大型亚临界电站锅炉中金属壁温不超过600℃的过热器和再热器，或者用作超临界电站锅炉的膜式水冷壁材料。大口径管可用于制造金属管壁温度不高于575℃(较佳使用温度为550℃)的高温过热器联箱、高温再热器联箱、主蒸汽管道、压制三通和弯头等。

  通过对4炉经过正火+回火热处理的HCM2S钢管进行拉伸试验，结合微观组织观察和能谱分析，研究了氮和氧含量对HCM2S钢组织和性能的影响。结果表明：当HCM2S钢中氮的质量分数大于71×10-6时会和硼元素反应生成BN夹杂物，从而使钢中“有效硼”量减少，降低钢的淬透性，最终影响组织和性能。氮含量不高于71×10-6时，氧的质量分数在14×10-6~49×10-6内变化不会对HCM2S钢组织和性能造成影响。通过在钢中加入少量Ti元素，即使氮含量较高，Ti也可以和氮发生反应生成氮化钛，从而获得全贝氏体组织和优异的力学性能。