武汉大学动力与机械学院在《Welding in the World》期刊发表了一篇题为《Effect of boron addition on the GB precipitation and SRC resistance of CGHAZ in advanced bainitic heatresistant steel》的论文。为了消除T23钢的应力消除裂纹(SRC)，研究了添加硼对粗晶热影响区(CGHAZ)高温塑性的影响。首先，对不同硼含量的T23钢进行了CGHAZ模拟。通过高温拉伸试验研究了焊缝的应力释放过程，观察了焊缝的断裂模式、析出演化和硼的分布。添加0.01 wt.%的硼可显著提高合金的晶界(GB)塑性和抗SRC性能。这是由于硼在GB处的偏析延缓了M23C6的快速沉淀和生长，阻碍了微空洞的形成，并减少了GB附近合金元素的损耗。此外，在拉伸试验中，硼与碳在GB处竞争偏析，导致最初形成富硼相((Fe, Cr)23(B, C)6)，随后随着时间的推移转变为更稳定的相((Fe, Cr, W)23C6)。该研究为消除T23钢和其他抗蠕变合金中的SRC提供了一种直接的方法。
高级贝氏体耐热钢，即2.25Cr1.6WMoVNb钢，又称ASME SA213T23，在低合金耐热钢中具有最高的蠕变强度。它的高温许用应力是常规2.25Cr1Mo钢(T22钢)的两倍，在600℃以下的蠕变抗力与T91钢(一种广泛应用于超超临界电站的马氏体耐热钢)相当。由于T23钢的成本效益和高性能，最初被认为是超超临界电站中临界表面加热部件的理想材料，如水壁、过热器和再热器。然而，T23钢焊缝中粗晶热影响区(CGHAZ)对应力消除裂纹(SRC)非常敏感，导致接头失效。因此，T23钢在我国超超临界电站的应用已被叫停。
SRC通常发生在CGHAZ或焊接金属在焊后热处理或高温使用期间，在500-750°C的敏感温度范围内。一般认为，发生SRC的原因是晶界(GB)超出了CGHAZ的塑性变形能力。虽然认为晶间析出强化是低合金高强钢产生SRC的原因，但不能解释T23钢SRC敏感性的变化。因此，为了防止T23钢中的SRC，减少M23C6的析出是必要的。一种选择是减少碳含量，但这可能会降低高温蠕变强度。另一种策略是引入额外的元素，这些元素可以迅速在GB上集中，并延迟M23C6的沉淀。
硼虽然在钢中溶解度低，但与晶界、位错和空位等晶体缺陷强烈相互作用，并容易在先前奥氏体晶界(PAGBs)或亚晶界(sub-GBs)处偏析。添加硼可以稳定M23C6相，防止高温蠕变(热-力学耦合)下M23C6相粗化。因此，本研究旨在研究硼对M23C6析出的影响及其对CGHAZ高温延性的影响，以解决SRC问题为最终目标。在这项工作中，我们使用热机械模拟器模拟了两种不同硼含量的T23钢的CGHAZ。然后，我们在500℃和700℃进行了等温恒应变率拉伸试验，以评估添加硼和再热温度对CGHAZ高温塑性的影响。随后，我们检查了断裂形态，微观组织，沉淀演化，硼，碳和碳化物形成元素的偏析。最后考虑了硼在延缓M23C6析出和提高高温塑性方面的作用。
部分数据及图表如下：
主要结论：
（1）硼含量的增加对T23钢CGHAZ在500 °C下的高温塑性影响很小，但它显著提高了700℃下的高温塑性。
（2）700℃时，硼在GB处的偏析延缓了M23C6的快速析出和生长，阻碍了微空洞的形成，减少了GB附近合金元素的耗损，从而增强了抗晶间裂纹扩展能力，提高了GB的塑性和抗SRC性能。
（3）在700 °C下的拉伸试验期间，一部分硼取代碳，并且形成富B(Fe, Cr)23(B, C)6相。随着拉伸时间的延长，这些相逐渐转变为结晶更稳定的(Fe, Cr, W)23C6相。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s40194-023-01662-9
来源：学术期刊
