·1150 北京科技大学学报 第34卷 70 采用Thermo-Cale热力学计算结果指出，显微组织 中含Ti-MX相的析出尺寸和分布很难控制，认为Ta 50 和Nb元素的添加能有效加强12C铁素体/马氏体 钢中MX相的强化效果，两种强碳化物形成元素在 热力学平衡计算中对MX相的影响作用接近.考虑 到TCFE6数据库中没有Ta元素相关热力学数据， 10 因此本文以Nb代替Ta研究了强碳化物形成元素 0.05-0.15w0.250.35-0.45 V、Nb在12Cr3WVTa钢中对MX相的影响.计算结 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 尺寸mm 果如图8(b)所示.相对含V-MX相，Nb一MX相具 有更高的稳定性，形成MX相所需Nb最小质量分数 图612C3WVTa钢淬火回火后MaC6相尺寸分布 为0.17%，低于形成的V-MX相所需的V含量.因 Fig.6 Size distribution of M2 Cs phase in 12Cr3WVTa steel after quenching and tempering 此添加Ta元素至基体中能形成高稳定的Ta一MX 相，有效提高MX相对基体的强化效果.目前研究 表112C3WVTa钢淬火回火后在室温及600℃下拉伸力学性能 Table 1 Tensile properties of 12Cr3WVTa steel at room temperature and 结果表明，显微组织中析出粗大、非共格的Z相不 600C after quenching and tempering 利于材料长期蠕变性能，Z相主要在长期时效以及 /MPa ,/MPa A/% Z1% 蠕变过程中析出于含Nb钢中，Ta元素被认为是可 室温600℃室温600℃室温600℃室温600℃ 能取代Nb,提高显微组织中析出相稳定性的有利 718507 53140225.921.1 6064.5 元素 10m 13 图712Cr3WVTa钢在室温(a)及600℃(b)下拉伸断口形貌 Fig.7 Tensile fractographs of 12Cr3WVTa steel at room temperature (a)and 600 C (b) 1450 a 1450 L+bee (b)L+bee 14005 L+MX+hee 1400 L+MX+bcc 1350 1300 1350叶hec+fce 21250 bec+fce ￡1300 黄120 美1250 1150 bee+MX+fcc hee+MX+fee 1200 1100 1050fce 1150 10006 0.40.8121.62.0 1100% 0d020.3040.5 V的质量分数% Nh的质量分数% 图8添加V(a)、Nh(b)后的12C3W钢平衡相图 Fig.8 Equilibrium phase diagram of 12Cr3W steel with adding V (a)and Nb(b) 12C3W钢淬火回火后析出相主要为M2aC。 体中（见图3(a),(b)),并且在回火时还能析出细 相@，而经V、Ta微合金化后的12Cr3WVTa钢于 小的二次MX相.研究指出，9-12Cr钢板条宽度 1050℃奥氏体化时能弥散析出细小的MX相于基 为0.3~0.5um时，650℃下亚晶强化的应力值为北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 图 6 12Cr3WVTa 钢淬火回火后 M23C6相尺寸分布 Fig． 6 Size distribution of M23 C6 phase in 12Cr3WVTa steel after quenching and tempering 表 1 12Cr3WVTa 钢淬火回火后在室温及 600 ℃下拉伸力学性能 Table 1 Tensile properties of 12Cr3WVTa steel at room temperature and 600 ℃ after quenching and tempering σb /MPa σs /MPa A /% Z/% 室温 600 ℃ 室温 600 ℃ 室温 600 ℃ 室温 600 ℃ 718 507 531 402 25. 9 21. 1 60 64. 5 采用 Thermo--Calc 热力学计算结果指出，显微组织 中含 Ti--MX 相的析出尺寸和分布很难控制，认为 Ta 和 Nb 元素的添加能有效加强 12Cr 铁素体/马氏体 钢中 MX 相的强化效果，两种强碳化物形成元素在 热力学平衡计算中对 MX 相的影响作用接近． 考虑 到 TCFE6 数据库中没有 Ta 元素相关热力学数据， 因此本文以 Nb 代替 Ta 研究了强碳化物形成元素 V、Nb 在 12Cr3WVTa 钢中对 MX 相的影响． 计算结 果如图 8( b) 所示． 相对含 V--MX 相，Nb--MX 相具 有更高的稳定性，形成 MX 相所需 Nb 最小质量分数 为 0. 17% ，低于形成的 V--MX 相所需的 V 含量． 因 此添加 Ta 元素至基体中能形成高稳定的 Ta--MX 相，有效提高 MX 相对基体的强化效果． 目前研究 结果表明，显微组织中析出粗大、非共格的 Z 相不 利于材料长期蠕变性能，Z 相主要在长期时效以及 蠕变过程中析出于含 Nb 钢中，Ta 元素被认为是可 能取代 Nb，提高显微组织中析出相稳定性的有利 元素［7］． 图 7 12Cr3WVTa 钢在室温( a) 及 600 ℃ ( b) 下拉伸断口形貌 Fig． 7 Tensile fractographs of 12Cr3WVTa steel at room temperature ( a) and 600 ℃ ( b) 图 8 添加 V ( a) 、Nb ( b) 后的 12Cr3W 钢平衡相图 Fig． 8 Equilibrium phase diagram of 12Cr3W steel with adding V ( a) and Nb ( b) 12Cr3W 钢淬火回火后析出相主要为 M23 C6 相［10］，而经 V、Ta 微合金化后的 12Cr3WVTa 钢于 1 050 ℃奥氏体化时能弥散析出细小的 MX 相于基 体中( 见图 3( a) ，( b) ) ，并且在回火时还能析出细 小的二次 MX 相． 研究指出［6］，9--12Cr 钢板条宽度 为 0. 3 ～ 0. 5 μm 时，650 ℃ 下亚晶强化的应力值为 ·1150·