世界的大多數(shù)國(guó)家是通過(guò)火力來(lái)發(fā)電的，它一般是指利用煤炭、石油和天然氣等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱水，使水產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，然后再由蒸汽旋轉(zhuǎn)氣輪機(jī)發(fā)電。為了使發(fā)電廠效率最大化，一般有一系列高壓、中壓和多級(jí)低壓氣輪機(jī)，蒸汽通過(guò)每階段時(shí)利用它的熱量和壓力。在低壓氣輪機(jī)中輸入溫度約為230℃/3bar，經(jīng)過(guò)一些葉柵后降低到約40℃/75mbar的輸出狀態(tài)。

在低壓氣筒中用于氣輪機(jī)葉片的合金要求具有高強(qiáng)度和高的抗應(yīng)力腐蝕能力。典型的鋼種含有10～15wt%的Cr和2～6wt%Ni、添加Mo、V、Cu和/或Nb。它們具有馬氏體結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步析出硬化。

應(yīng)力腐蝕裂紋長(zhǎng)大過(guò)程中，在裂紋內(nèi)生成氧化物。該氧化物的厚度主要與時(shí)間和溫度有關(guān)，并隨著裂紋的長(zhǎng)度而變化。研究的焦點(diǎn)是表征用于低壓氣輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的12wt%Cr馬氏體不銹鋼中裂紋內(nèi)的氧化物，目的是為了通過(guò)服役時(shí)間、氧化物厚度和形態(tài)來(lái)計(jì)算裂紋的起始時(shí)間。

研究用的馬氏體鋼商業(yè)名稱為FV520B，詳細(xì)的化學(xué)成分見(jiàn)表1。為了揭示主要的應(yīng)力腐蝕裂紋的表面，把應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試樣暴露在95℃經(jīng)冷凝的蒸汽中7.5、13.0和98.3kh、冷卻、機(jī)械斷成兩部分。用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡，EDS（X-射線光譜學(xué)）和EBSD（電子背散射衍射）檢驗(yàn)試樣。

表1  FV502B的化學(xué)成分

檢驗(yàn)結(jié)果表示：雖然試樣1暴露的時(shí)間比較短，但試樣1的裂紋比試樣2長(zhǎng)，所以說(shuō)應(yīng)力腐蝕裂紋長(zhǎng)度不僅僅是由于暴露時(shí)間所造成。因?yàn)樗械脑嚇釉趚、y和z平面上有均勻馬氏體顯微結(jié)構(gòu)，所以裂紋長(zhǎng)度的變化與基底顯微結(jié)構(gòu)沒(méi)有關(guān)系。試樣1在缺口端部有較高的起始應(yīng)力強(qiáng)度，可促進(jìn)更早的裂紋形成，導(dǎo)致一樣的暴露時(shí)間下形成較長(zhǎng)的裂紋。用SEM和EDS測(cè)定橫截面中的裂紋顯示兩種氧化物：一種是在裂紋延長(zhǎng)時(shí)造成的兩個(gè)新的面之間形成；另一種滲透在新的裂紋表面下的基底里。裂紋中的氧化物被認(rèn)為富鐵，而裂紋面下的氧化層由較深的富鉻和富錳的滲透層上部的富鐵層組成。確定試樣3中從裂紋端部到裂紋起源的氧化物形態(tài)的形成和暴露時(shí)間有關(guān)。希望進(jìn)一步研究，用這種方法可以計(jì)算在服役時(shí)發(fā)現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕裂紋的起始時(shí)間。（心遠(yuǎn)）