10CrMoWVNbN铁素体耐热钢组织与性能研究

发布时间：2017-04-29 22:11

  本文关键词：10CrMoWVNbN铁素体耐热钢组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 为适应开发超超临界气轮机发电机组的需要,国内钢厂从国外引进了多种高性能的改性9~12Cr钢。10CrMoWVNbN (10705AJ)就是其中的一种。为了加快对该钢在超超临界发电机组的使用,突破国外厂商的技术壁垒,迫切要求自行掌握该钢种的性能数据和组织演化,以充分发挥其性能,并实现该钢的国产化。 本文对该钢的组织与性能进行两个方面的考察,一是研究热处理制度对组织的影响,二是高温力学行为和蠕变过程中的组织演变。 通过对不同热处理制度得到的样品,采用OM,EBSD和TEM分别研究其组织,形貌和亚结构,研究固溶温度和回火温度对组织的影响;并对这些样品进行萃取试验,研究样品中碳化物的质量百分比。发现:对于六合样品合适的热处理制度为1140℃淬火1h,680℃回火2h;上五的样品,采用1100℃淬火1h,660℃回火2h;对萃取碳化物的研究,六合样品的碳化物析出量较上五的高,但性能是否优异,仍待进一步检验;回火过程中,组织内存在原位再结晶现象,使马氏体板条破碎,形成新的晶粒,通过对亚结构的观察分析,回火后晶粒内部大量位错缠结,形成亚晶,碳化物在晶界处弥散析出。 高温力学性能研究中,分别进行了短期蠕变试验和长时蠕变试验。短期蠕变试验中,对蠕变第一阶段进行了唯象分析,蠕变第一阶段的激活能为45.7 ~ 119.7 kJ/mol,远低于Fe在α-Fe及γ-Fe中自扩散的激活能(280 kJ/mol);且蠕变激活能随应力增大而减小,表明应力高,靠温度提供能量起伏小;研究了蠕变最小速率与应力和温度的关系,发现10705AJ材料的应力指数在2左右,比较偏低,对应的变形机制主要为位错滑移控制,材料析出相对位错钉扎作用较弱;而通过对最小蠕变速率与温度关系研究,激活能存在两个区间,对应两种变形机制。长时蠕变试验研究了稳态蠕变速率与应力的关系,得到的应力指数较短期蠕变数据分析有所出入,一方面是短期蠕变行为的试验仍需改进;另一方面,材料自身的缺陷也是造成性能变化较大的因素。 蠕变过程的组织演变,分别采用了AFM研究了短期蠕变试样的形貌像,EBSD研究了长时蠕变组织的显微结构和TEM研究了亚结构。短期蠕变试验中,适当的应力能促使细小弥散的碳化物分布在晶界处,改善材料的蠕变性能,而在高温低应力下却更易加剧碳化物析出长大的不均匀性。EBSD和TEM分析都表明在蠕变过程中有亚晶(界)生成,除存在原始大角度晶界的连续破坏外,还存在亚晶界和大角度晶界的动态生成现象。在回火和蠕变过程中都存在原位再结晶和形核再结晶机制的竞争关系,随温度上升,碳化物钉扎晶界作用减弱,后者的作用上升;应力的影响则相反,高应力促进原位再结晶。
【关键词】：铁素体耐热钢 热处理 蠕变 激活能 亚晶
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.73
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-37
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 超超临界发电技术12-14
• 1.1.2 耐热钢14
• 1.2 高铬铁素体耐热钢14-31
• 1.2.1 发展历程15-17
• 1.2.2 强化机制17-21
• 1.2.3 合金元素作用21-26
• 1.2.4 性能退化和失效26-27
• 1.2.5 高铬铁素体耐热钢设计27-31
• 1.3 选题目的和意义31-32
• 1.4 论文研究内容32-33
• 参考文献33-37
• 第二章 热处理工艺的评估37-55
• 2.1 引言37
• 2.2 材料制备、表征及试验方法37-40
• 2.2.1 材料制备37-38
• 2.2.2 实验方法38-40
• 2.3 热处理后组织观察40-53
• 2.3.1 金相组织40-42
• 2.3.2 模拟计算42-44
• 2.3.3 析出相44-47
• 2.3.4 EBSD 观察47-49
• 2.3.5 亚结构49-52
• 2.3.6 讨论52-53
• 2.4 小结53-54
• 参考文献54-55
• 第三章 高温力学性能分析55-70
• 3.1 引言55
• 3.2 材料制备与实验方法55-59
• 3.2.1 材料及试样制备55-56
• 3.2.2 实验方法及原理56-59
• 3.3 实验结果与讨论59-68
• 3.3.1 早期蠕变行为59-65
• 3.3.2 长时蠕变行为65-67
• 讨论67-68
• 3.4 小结68-69
• 参考文献69-70
• 第四章 蠕变过程中的组织演变70-86
• 4.1 引言70
• 4.2 实验及分析方法70-72
• 4.2.1 实验方法70-71
• 4.2.2 分析方法71-72
• 4.3 蠕变过程之组织演变72-83
• 4.3.1 早期蠕变后组织72-76
• 4.3.2 长时蠕变后组织76-83
• 讨论83
• 4.4 小结83-85
• 参考文献85-86
• 第五章 结论86-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间发表的学术论文88

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 胡方剑;余汉松;李建国;胡侨丹;陈瑞;管仲毅;;冷却速率对12Cr铁素体钢显微组织的影响[J];热加工工艺;2012年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘晨曦;新型高Cr铁素体耐热钢的相变行为研究[D];天津大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 鲍春;新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究[D];天津大学;2010年

2 胡方剑;X12CrMoWVNbN铁素体耐热钢热加工过程中组织演变的研究[D];上海交通大学;2012年

3 杨曙姣;超超临界汽轮机叶片用钢的抗高温氧化性能[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 郭兴伟;新型马氏体耐热钢的设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 赵义瀚;超超临界汽轮机耐热钢设计及析出物研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

  本文关键词：10CrMoWVNbN铁素体耐热钢组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：335694