新型奥氏体耐热钢HR3C的析出相分析

发布时间：2020-07-01 15:07

【摘要】： 节约能源、改善环境已成为全球发展密切关注的问题。而我国是一个以火力发电为主的国家,其中以煤炭、石油、天然气等不可再生资源为主要燃料。为了合理利用不可再生资源、减少温室气体的排放,火力发电站必须提高发电机组的发电效率,因此高蒸汽参数的超临界(SC)和超超临界(USC)机组逐渐在我国发展和应用起来。高温材料历来就是制约发电机组发展的一个重要因素。超临界、超超临界机组的高蒸汽参数要求机组用钢有更高的高温强度、高温腐蚀性能、抗蒸汽氧化性能等。各国研制开发的新型耐热钢如TP347HFG、Super304H、NF709和HR3C等满足了超临界、超超临界机组的要求。而这些新型耐热钢长期服役于高温高压的恶劣环境中,其微观组织将发生劣化,进而导致持久性能的降低,影响设备使用的安全性。研究新型耐热钢服役过程中的组织性能变化成为了材料界的新课题。 HR3C(25Cr-20Ni-Nb-N)钢作为一种新型的奥氏体耐热钢已广泛应用于超超临界机组的过热器和再热器上。大量的研究者对HR3C钢在服役过程中抗腐蚀性能、焊接性能、以及力学性能等的的变化等进行了研究。研究结果表明：HR3C钢中第二相的种类及析出行为,对该钢在服役过程中的高温强度、抗氧化和抗腐蚀等性能起着重要的作用。而HR3C钢中存在大量的合金元素,其第二相的析出行为较复杂,对HR3C钢析出种类的准确揭示还需要进行更多的研究。本研究中通过高温时效来研究HR3C钢的组织变化和第二相的析出行为。借助金相显微镜、X射线衍射分析仪、透射电子显微镜等对HR3C在时效过程中析出的第二相种类进行确定。研究发现,HR3C钢在时效过程中晶内析出的第二相粒子主要为M23C6碳化物、NbCrN氮化物以及少量的Nb(C,N)化合物；长期时效后HR3C钢晶内还存在少量的Cr3Ni2SiC碳化物；晶界的主要析出物为M23C6碳化物,长时间时效后微细颗粒状的NbCrN氮化物被发现于晶界析出。通过多种方法确定了,在一定温度下时效足够时间后,脆性的。相会在HR3C钢的晶界出现。本研究通过对不同状态的HR3C钢进行硬度试验以及高温短时拉伸试验,研究时效过程中析出的第二相粒子对HR3C钢力学性能的影响。结果表明,第二相在时效过程中的析出,明显提高了HR3C钢的硬度和屈服强度。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG142.73
【图文】：

凸台,拉伸试样,圆形,比例

(2)高温短时拉伸固溶态及时效后的试样按照国标GB/T4338一1995加工成直径为5~，原始标距长度为25~的带凸台的圆形比例试样(如图2.1所示)。用RD一50微机控制电子蠕变持久试验机对试样进行高温短时拉伸测试。测试温度分别为650℃、750℃，拉伸应变速率为 0.003n订min。

固溶态,金相组织,试样,析出相

新型奥氏体耐热钢1很3C的析出相分析750℃下时效后的组织变化与析出相分析分析对未时效的固溶态试样以及在750℃下时效的试样3.1，3.2所示。图3.2中的图(a)、图(b)、图(e)、图750oC下时效500h、1OO0h、1500h、2000h、2500h、图3.2可以看出:固溶态和时效后的HR3C钢基体上的试样中颗粒更加细微和弥散，且时效后试样的晶时间的试样发现:当时效时间达Zoooh时，HR3C钢随着时效时间的增加，块状析出物并没有明显的增时间的增加而明显粗化。

【引证文献】