高氮马氏体/铁素体耐热钢的制备及相变研究

发布时间：2022-10-15 19:12

　　随着能源短缺与环境污染问题日益加剧,具有高效节能的超超临界绿色发电技术成为当前燃煤发电机组的首选,相应地,机组用耐热材料的优劣成为实现这一技术的重要支撑。具有高强度,高导热性和低膨胀系数的9Cr马氏体/铁素体钢是目前超超临界汽轮机用缸体和转子的理想钢种。由于高氮钢中的N元素与可以与其他的合金元素相互作用,使其具有优良的强度和耐腐蚀性能。结合马氏体/铁素体耐热钢和高氮钢的优点,设计一种新型的高氮马氏体/铁素体耐热钢,利用氮化物的强化进一步提高9Cr马氏体/铁素体铸钢材料的强度和耐蚀性指标,具有重要的理论意义和实用价值。基于Thermo-Clac模拟计算,本文设计出含0.2-0.3N%的9Cr马氏体/铁素体钢。采用两种不同的制备工艺制备了两种新型的高氮马氏体/铁素体耐热钢:实验钢A（加压真空感应冶炼法）和实验钢B（加压真空感应+电渣重熔法）。两种实验钢的成分测定及组织分析结果表明:实验钢A的N含量为0.2%,实验钢B的N含量为0.15%。二者的铸态组织均由马氏体（M）和铁素体（δ-铁素体）两相组成。与实验钢A相比,实验钢B中的铁素体含量较多,且其组织分布极其不均,这与电渣重熔过程无压力保护... 

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 超超临界火电机组
        1.1.1 超超临界的概述
        1.1.2 超超临界火电机组的研究现状与发展前景
    1.2 超超临界火电机组用耐热钢
        1.2.1 马氏体/铁素体耐热钢的研究现状
        1.2.2 马氏体/铁素体耐热钢的发展前景
    1.3 高氮钢
        1.3.1 高氮钢的发展历程及研究现状
        1.3.2 高氮钢的制备工艺
    1.4 高氮马氏体/铁素体耐热钢的组织特点和强化机理
    1.5 本文的研究目的及内容
        1.5.1 本文的研究目的
        1.5.2 本文的研究内容
第二章 实验内容及方法
    2.1 材料制备
    2.2 热分析
        2.2.1 热膨胀测试
        2.2.2 淬火相变测试
    2.3 组织及相分析测试方法
        2.3.1 金相显微镜
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
    2.4 热处理及硬度测试
        2.4.1 热处理
        2.4.2 硬度测试
    2.5 技术路线
第三章 高氮马氏体/铁素体耐热钢的制备及铸态组织分析
    3.1 高氮马氏体/铁素体耐热钢的成分设计
        3.1.1 高氮马氏体/铁素体耐热钢中各元素的作用
        3.1.2 高氮马氏体/铁素体耐热钢的目标成分
        3.1.3 高氮马氏体/铁素体耐热钢的Thermo-calc相图计算与分析
    3.2 加压真空感应熔炼法制备高氮马氏体/铁素体耐热钢及铸态组织分析
        3.2.1 实验钢A的制备
        3.2.2 实验钢A的宏观形貌
        3.2.3 实验钢A的夹杂物分析
        3.2.4 实验钢A的铸态组织分析
    3.3 加压真空感应熔炼+电渣重熔法制备高氮马氏体/铁素体耐热钢及铸态组织分析
        3.3.1 实验钢B的制备
        3.3.2 实验钢B的宏观形貌
        3.3.3 实验钢B的铸态组织分析
    3.4 本章小结
第四章 高氮马氏体/铁素体耐热钢中δ-铁素体相的研究
    4.1 δ-铁素体的形成原因
        4.1.1 化学成分对δ-铁素体的形成的影响
        4.1.2 热处理条件对δ-铁素体形成的影响
    4.2 减少δ-铁素体的措施
        4.2.1 均质化温度对δ-铁素体含量的影响
        4.2.2 不同冷却速率对实验钢A中δ-铁素体含量的影响
    4.3 本章小结
第五章 热处理工艺对高氮马氏体/铁素体耐热钢组织的影响
    5.1 热处理工艺的选择
        5.1.1 实验钢A的热分析
        5.1.2 热处理工艺的确定
    5.2 热处理温度对实验钢A组织的影响
        5.2.1 正火温度对实验钢A组织的影响
        5.2.2 回火温度对实验钢A组织的影响
    5.3 高氮马氏体/铁素体耐热钢的强化机理分析
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理工艺对P91耐热钢中δ-铁素体和冲击性能的影响[J]. 张建斌,刘帆,薛飞.  材料导报. 2018(08)
[2]正火温度对G115钢组织及室温强度的影响[J]. 李海昭,梁军,林万鹏,徐连勇.  材料热处理学报. 2018(01)
[3]高氮钢复合焊接接头微观组织及力学性能[J]. 辛秀成,黄根哲,张今捷,张宏,王金钢.  激光技术. 2018(04)
[4]新设计的马氏体耐热钢的组织稳定性[J]. 马文杰,卢奇,石全强,严伟,单以银.  金属热处理. 2017(05)
[5]电渣重熔对高氮17Cr-17Mn-2Mo奥氏体不锈钢冶金质量和性能的影响[J]. 姚春发,邢长军,孙国强,吴林,宁小智,胡秋利.  特殊钢. 2017(01)
[6]Mn含量对耐热钢焊丝用盘条组织与性能的影响[J]. 郭慧英,张宇,许红梅,王银柏.  上海金属. 2015(02)
[7]无磁钻铤用高氮不锈钢TSMF166冶炼实践[J]. 张增武.  炼钢. 2013(04)
[8]δ铁素体形成机制以及对马氏体耐热钢冲击功的影响[J]. 赵义瀚,赵成志,王健楠,蒋辰宇,袁玉平.  钢铁. 2013(04)
[9]T/P91钢在高应力条件下蠕变行为的CDM模型模拟[J]. 陈云翔,严伟,胡平,单以银,杨柯.  金属学报. 2011(11)
[10]高温扩散退火对ZG31Mn2SiREB钢组织及性能的影响[J]. 王宇飞,白翎,任凤章,罗影.  热加工工艺. 2010(20)

博士论文
[1]T91铁素体耐热钢相变过程及强化工艺[D]. 宁保群.天津大学 2007

硕士论文
[1]新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究[D]. 鲍春.天津大学 2010
[2]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
[3]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
[4]高氮钢制备过程中氮的行为[D]. 张峰.武汉科技大学 2005



本文编号：3691873