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T91鋼中各合金元素分別起到固溶強化、彌散強化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能，具體分析如下。


  ①碳是鋼中固溶強化作用最明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強度上升，塑性、韌性下降，對T91這類馬氏體鋼而言，含碳量的上升會加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強度將降低。T91鋼與12Cr1MoV鋼相比，含碳量降低20%，這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。


  ②T91鋼中含微量氮，氮的作用體現在兩個方面。一方面起固溶強化作用，常溫下氮在鋼中的溶解度很小，T91鋼焊后熱影響區在焊接加熱和焊后熱處理過程中，將先后出現VN的固溶和析出過程：焊接加熱時熱影響區內已形成的奧氏體組織由于VN的溶入，氮含量增加，此后常溫組織中的過飽和程度提高，在隨后的焊后熱處理中有細小的VN析出，這增加了組織穩定性，提高了熱影響區的持久強度值。另一方面，T91鋼中還含有少量A1，氮能與其形成A1N，A1N在1
100℃以上才大量溶入基體，在較低溫度下又重新析出，能起到較好的彌散強化效果。


  ③加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力，含鉻量小于5%時，600℃開始劇烈氧化，而含鉻量達5%時就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蝕深度為0.05
mm/a，600℃時性能開始變差，腐蝕深度為0.13
mm/a。T91含鉻量提高到9%左右，使用溫度能達到650℃，主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。

  ④釩與鈮都是強碳化物形成元素，加入后能與碳形成細小而穩定的合金碳化物，有很強的彌散強化效果。

  ⑤加入鉬主要是為了提高鋼的熱強性，起到固溶強化的作用。

  2.2 熱處理工藝

  T91的最終熱處理為正火 高溫回火，正火溫度為1040℃，保溫時間不少于10
min，回火溫度為730～780℃，保溫時間不少于1h，最終熱處理后的組織為回火馬氏體。

    


T91鋼在調質狀態下焊接，熱影響區產生軟化層不可避免，而且比珠光體耐熱鋼的軟化更為嚴重。當用加熱和冷卻速度均較緩慢的規范時，軟化程度較大。另外，軟化層的寬度和它離熔合線的距離，不僅與焊接的加熱條件及特點有關，還與預熱、焊后熱處理等有關。哈爾濱鍋爐廠曾做過試驗得出T91焊接熱影響區硬度曲線，見圖2。

  3.4 應力腐蝕裂紋


  T91鋼在焊后熱處理之前，冷卻溫度一般不低于100℃，如果在室溫下冷卻，而環境又比較潮濕時，容易出現應力腐蝕裂紋。德國規定：在焊后熱處理之前必須冷卻至150℃以下。在工件較厚、有角焊縫存在及幾何尺寸不好的情況下，冷卻溫度不低于100℃。如果在室溫下冷卻，嚴禁潮濕，否則容易產生應力腐蝕裂紋。

  4 T91鋼的焊接工藝

  4.1 預熱溫度的選擇


  T91鋼的Ms點約為400℃，預熱溫度一般選在200～250℃。預熱溫度不能太高，否則接頭冷卻速度降低，可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和形成鐵素體組織，從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時的沖擊韌性。預熱溫度的下限從哈爾濱鍋爐廠所做過的插銷試驗可得到很好的說明。