新型马氏体耐热钢的高温氧化和腐蚀性能研究
发布时间：2021-12-17 12:58
高蒸汽参数的超超临界机组因拥有高效、洁净、经济、安全等优势,已成为当今世界火电机组的主要发展方向,其发展的关键在于新型耐热材料的开发。锅炉用钢中,铁素体型耐热钢具有优良的综合性能以及成本优势,被广泛应用于超超临界燃煤火力发电机组上,其中T91钢更是被作为开发高蒸汽参数钢种的基准。本文以T91钢作为研究基准,开发设计出抗高温氧化和耐腐蚀的新型马氏体耐热钢。试验钢的显微组织为板条状马氏体组织,存在金属间化合物（Al3Fe、Al6Fe、Laves）、碳化物（Al3C）等第二相,与JMatPro材料性能模拟软件计算的结果相互验证。常温下的力学性能指标分别为:铸态硬度360HB;热处理后硬度242HB;冲击功42J;屈服强度813MPa;抗拉强度873MPa;延伸率17%;收缩率48%,强度和韧性配合恰当,具有良好的综合力学性能,断裂机制为准解理断裂。在大气环境下进行650℃/200h、700℃/200h高温氧化试验。研究发现:试验钢的抗高温氧化性能优良,高温氧化激活能为131KJ/mol,属于1级抗氧化性级别。XRD物相分析表明...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体型耐热钢发展历程
降低了Mo元素含量，又增加了 1%的W元素含量，使得弥散强化和固溶强化效果加强同时，为避免最终获得双相混合组织，添加了 1%的Cu元素，成功研制出了 12Cr-0.5M2WCuVNb钢，即T122 钢（HCM12A）[47]。目前，通过在TB12 钢基础上复合加入Co、W等元素的NF12（12Cr-WCoVNb）钢在HCM12A钢基础上加入W、Co元素的SAVE12（12Cr-WCoVNb）钢仍然处于试验研阶段，尚未正式投入实际应用，近年来，日本在T/P92 钢的基础上研制出了MARBN钢有望能够把铁素体型耐热钢的服役温度进一步提高，但也处于试验研究和探索阶段。1.3.2 锅炉用奥氏体耐热钢研究现状奥氏体型耐热钢由于钢中 Cr 元素含量较高（＞18%），相比于铁素体型耐热钢，抗腐蚀性能较好，同时，其合金元素含量较高，强化作用强，持久蠕变性能也远好于素体型耐热钢，但其成本高、热导率低、膨胀系数高以及抗疲劳性能差等[34]制约了其泛应用。奥氏体型耐热钢的发展历程如图 1.2 所示，奥氏体型耐热钢中应用最为广泛是 18Cr-8Ni、25Cr-20Ni 两类钢。
温状态下的结构件；而在 450℃～500℃回火后，由于 475℃会致硬度明显升高，冲击韧性达到最低；选择在 500℃以上回火性升高的效果，并在 570℃时韧性达到最佳状态。若采用 650，不仅可获得稳定的组织结构，并拥有较高强度、硬度和高的免有害相析出。因此，本试验热处理工艺中采用 770℃进行高温时间则需要考虑工件表面和心部温度是否均匀一致，以保证得到充分消除，回火后的硬度是否满足要求等，一般均为 1～火保温时间的确定需要考虑的因素有：工件的有效厚度、回火时还需要考虑合金元素作用的影响，若合金元素使钢的导热性速度较慢，将阻碍碳的扩散，延缓钢的回火过程，所以也应适考虑，本试验高温回火保温时间确定为 2h，保温 2h 后随炉冷空冷至室温。述，本文新型铁素体耐热钢所采取的热处理工艺制度如图 2.2
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu含量对Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层微观结构和高温氧化行为的影响（英文）[J]. 冯长杰,陈恩,李明升,吴娜梅. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[2]Effect of heat treatment on the microstructure of a Ni–Fe based superalloy for advanced ultra-supercritical power plant applications[J]. Xinbao Zhao,Yingying Dang,Hongfei Yin,Jintao Lu,Yong Yuan,Zhen Yang,Jingbo Yan,Yuefeng Gu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[3]Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与力学性能的影响[J]. 陈刚,潘涛,李才巨,罗小兵,柴锋,苏航. 金属热处理. 2016(03)
[4]涂覆Na2SO4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为[J]. 李萍,秦鹏,赵杰,李廷举,庞胜娇. 材料工程. 2016(02)
[5]试论煤电在中国的不可替代性[J]. 朱成章. 中外能源. 2016(02)
[6]σ相析出对不锈钢力学性能的影响概述[J]. 王永强,林苏华,李娜,罗时浩,朱国辉. 钢铁研究学报. 2016(02)
[7]我国电力工业发展预测[J]. 罗建国,何百磊,邢翼腾. 中国能源. 2014(06)
[8]浅谈火力发电厂电气节能措施[J]. 郑坤,刘森. 中国电业(技术版). 2014(01)
[9]电力与经济关系研究综述[J]. 葛斐,石雪梅,张焕明. 科技和产业. 2013(06)
[10]我国煤电中长期发展形势分析[J]. 张栋,白建华. 中国电力. 2013(02)
博士论文
[1]S31042奥氏体耐热钢组织性能优化研究[D]. 王斌.东北大学 2013
[2]T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用[D]. 束国刚.武汉大学 2004
硕士论文
[1]稀土元素镧对亚共晶铝铁合金组织及性能的影响[D]. 文清浩.山东大学 2018
[2]超超临界汽轮机耐热钢设计及析出物研究[D]. 赵义瀚.哈尔滨工程大学 2012
[3]新型马氏体耐热钢的设计与研究[D]. 郭兴伟.哈尔滨工程大学 2012
[4]超超临界汽轮机叶片用钢的抗高温氧化性能[D]. 杨曙姣.哈尔滨工程大学 2011
[5]ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢的相变及析出碳化物的研究[D]. 唐恒.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3540169
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体型耐热钢发展历程
降低了Mo元素含量，又增加了 1%的W元素含量，使得弥散强化和固溶强化效果加强同时，为避免最终获得双相混合组织，添加了 1%的Cu元素，成功研制出了 12Cr-0.5M2WCuVNb钢，即T122 钢（HCM12A）[47]。目前，通过在TB12 钢基础上复合加入Co、W等元素的NF12（12Cr-WCoVNb）钢在HCM12A钢基础上加入W、Co元素的SAVE12（12Cr-WCoVNb）钢仍然处于试验研阶段，尚未正式投入实际应用，近年来，日本在T/P92 钢的基础上研制出了MARBN钢有望能够把铁素体型耐热钢的服役温度进一步提高，但也处于试验研究和探索阶段。1.3.2 锅炉用奥氏体耐热钢研究现状奥氏体型耐热钢由于钢中 Cr 元素含量较高（＞18%），相比于铁素体型耐热钢，抗腐蚀性能较好，同时，其合金元素含量较高，强化作用强，持久蠕变性能也远好于素体型耐热钢，但其成本高、热导率低、膨胀系数高以及抗疲劳性能差等[34]制约了其泛应用。奥氏体型耐热钢的发展历程如图 1.2 所示，奥氏体型耐热钢中应用最为广泛是 18Cr-8Ni、25Cr-20Ni 两类钢。
温状态下的结构件；而在 450℃～500℃回火后，由于 475℃会致硬度明显升高，冲击韧性达到最低；选择在 500℃以上回火性升高的效果，并在 570℃时韧性达到最佳状态。若采用 650，不仅可获得稳定的组织结构，并拥有较高强度、硬度和高的免有害相析出。因此，本试验热处理工艺中采用 770℃进行高温时间则需要考虑工件表面和心部温度是否均匀一致，以保证得到充分消除，回火后的硬度是否满足要求等，一般均为 1～火保温时间的确定需要考虑的因素有：工件的有效厚度、回火时还需要考虑合金元素作用的影响，若合金元素使钢的导热性速度较慢，将阻碍碳的扩散，延缓钢的回火过程，所以也应适考虑，本试验高温回火保温时间确定为 2h，保温 2h 后随炉冷空冷至室温。述，本文新型铁素体耐热钢所采取的热处理工艺制度如图 2.2
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu含量对Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层微观结构和高温氧化行为的影响（英文）[J]. 冯长杰,陈恩,李明升,吴娜梅. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[2]Effect of heat treatment on the microstructure of a Ni–Fe based superalloy for advanced ultra-supercritical power plant applications[J]. Xinbao Zhao,Yingying Dang,Hongfei Yin,Jintao Lu,Yong Yuan,Zhen Yang,Jingbo Yan,Yuefeng Gu. Progress in Natural Science:Materials International. 2016(02)
[3]Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与力学性能的影响[J]. 陈刚,潘涛,李才巨,罗小兵,柴锋,苏航. 金属热处理. 2016(03)
[4]涂覆Na2SO4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为[J]. 李萍,秦鹏,赵杰,李廷举,庞胜娇. 材料工程. 2016(02)
[5]试论煤电在中国的不可替代性[J]. 朱成章. 中外能源. 2016(02)
[6]σ相析出对不锈钢力学性能的影响概述[J]. 王永强,林苏华,李娜,罗时浩,朱国辉. 钢铁研究学报. 2016(02)
[7]我国电力工业发展预测[J]. 罗建国,何百磊,邢翼腾. 中国能源. 2014(06)
[8]浅谈火力发电厂电气节能措施[J]. 郑坤,刘森. 中国电业(技术版). 2014(01)
[9]电力与经济关系研究综述[J]. 葛斐,石雪梅,张焕明. 科技和产业. 2013(06)
[10]我国煤电中长期发展形势分析[J]. 张栋,白建华. 中国电力. 2013(02)
博士论文
[1]S31042奥氏体耐热钢组织性能优化研究[D]. 王斌.东北大学 2013
[2]T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用[D]. 束国刚.武汉大学 2004
硕士论文
[1]稀土元素镧对亚共晶铝铁合金组织及性能的影响[D]. 文清浩.山东大学 2018
[2]超超临界汽轮机耐热钢设计及析出物研究[D]. 赵义瀚.哈尔滨工程大学 2012
[3]新型马氏体耐热钢的设计与研究[D]. 郭兴伟.哈尔滨工程大学 2012
[4]超超临界汽轮机叶片用钢的抗高温氧化性能[D]. 杨曙姣.哈尔滨工程大学 2011
[5]ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢的相变及析出碳化物的研究[D]. 唐恒.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3540169
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