12%Cr超超临界转子钢中化学元素含量与淬火温度的关系

超超临界转子钢是发电设备中非常重要和关键的零部件之一，它的优劣直接影响到发电设备的使用周期。火力发电机组的效率主要取决于机组的参数，即蒸汽压力和温度。机组参数越高，发电效率也越高。然而更高的温度和压力对材料的蠕变特性、抗氧化、抗疲劳等性能提出更为苛刻的要求。

12%Cr超超临界转子钢属于典型的马氏体耐热钢，是制造转子锻件的主要钢种。在锻造成形和热处理过程中，温度高于1150℃时会析出δ铁素体，其硬度约为200HV，明显低于马氏体硬度，降低钢的力学性能，尤其会显著降低钢的冲击韧性，造成钢的脆化，降低抗拉强度和屈服强度，缩短转子的使用周期。因此，在实际生产过程中应尽量降低或者避免铁素体的出现。

太原科技大学材料学院的研究者用Jmat-Pro软件对不同化学元素含量的12%Cr超超临界转子钢进行模拟，研究不同化学元素含量对12%Cr超超临界转子钢铁素体含量的影响，建立了12%Cr超超临界转子钢中化学元素含量与淬火温度之间的关系模型，为转子锻件的热加工工艺提供了理论依据。

12%Cr超超临界转子钢中的化学元素均在一定的范围内变化，根据这些化学元素对12%Cr超超临界转子钢的影响，选取不同C、Cr、Co、Ni、V和W元素的含量，分析其对铁素体转变温度的影响。

当下，计算机模拟分析技术日趋成熟稳定，减少了试验过程操作的繁琐。研究者们利用Jmat-Pro软件模拟分析不同化学元素含量对12%Cr超超临界转子钢中铁素体含量的影响，然后利用数值分析软件MATLAB对所得出的数据进行多元线性回归，从而确定12%Cr超超临界转子钢的淬火温度区间。Jmat-Pro模拟分析时采用单一变量原则来确定，即在选取的6种化学元素中，改变一种化学元素的含量而其余含量保持不变的情况下进行，分析这6种化学元素对铁素体转变温度的影响规律。研究结果表明：

（1）C、Ni和Co均为非铁素体形成元素，能有效抑制铁素体的生成。随元素含量的增加能够有效减少铁素体存在的范围，从而淬火温度区间变宽。Co元素含量小于0.03%时，淬火温度基本趋于稳定。

（2）Cr、V和W均为铁素体形成元素，能促进铁素体的生成。随元素含量的增加，铁素体存在区间变大，造成淬火区间变窄。Cr和V对淬火温度的影响基本一致。W元素含量在0.82～1.07%，整个淬火区间都有铁素体生成。W含量高于0.96%时，淬火温度趋于稳定。