稀有合金元素对耐热钢组织和性能的影响

发布时间：2025-02-05 15:17

　　奥氏体耐热钢因其良好的抗高温氧化性以及较高的蠕变强度而被广泛应用于燃煤锅炉和乙烯裂解炉管等高温结构件中。但随着生产需求的提高,耐热钢的工作环境愈加复杂且其服役温度也随之升高,因此改善材料的高温综合性能,尤其是抗高温氧化性受到人们更多的关注。本文以K-52型奥氏体耐热钢为基,添加Y、Ce、Zr等微量稀有合金元素,设计了几种新型奥氏体耐热钢。通过拉伸性能曲线以及高温拉伸断口形貌的观察与分析,探讨奥氏体钢的拉伸断裂机理。采用单位面积氧化增重法,研究了高温氧化动力学规律。对氧化试样的表面和截面形貌进行观察、XPS衍射分析及AFM表面粗糙度分析,探讨了在1000℃下氧化膜的结构组成,揭示了奥氏体耐热钢的抗氧化机制。在实验钢中添加Zr元素,不仅细化晶粒也可提高实验钢的高温硬度和高温拉伸性能。Zr可以改善断口夹杂物的大小及分布,断口韧窝数量增多,撕裂现象不明显。实验钢的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了23.53%和6.73%。Zr元素提高钢高温强度,同时降低了高温下实验钢伸长率对温度的敏感性。但对于实验钢在1000℃下的抗高温氧化性,Zr的作用不明显。在钢中添加稀土Y元素,钢中的析出相主要沿晶界分布。...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 耐热钢的概述
    1.2 耐热钢的分类及现状
        1.2.1 耐热钢的分类
        1.2.2 耐热钢的现状
    1.3 稀有金属元素对耐热钢的影响
        1.3.1 稀土元素Ce对耐热钢的影响
        1.3.2 稀土元素Y对耐热钢的影响
        1.3.3 稀有元素Zr对耐热钢的影响
    1.4 课题研究意义及内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法
        2.2.1 高温拉伸
        2.2.2 恒温高温连续氧化
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 显微组织分析
        2.3.2 高温力学性能测试
        2.3.3 试样高温氧化截面
        2.3.4 SEM和 EDS表征
        2.3.5 AFM氧化形貌表征
        2.3.6 XPS表征分析
        2.3.7 XRD表征分析
第3章 稀有金属元素对耐热钢显微组织和高温硬度的影响
    3.1 耐热钢相分析
    3.2 耐热钢显微组织形貌
    3.3 耐热钢高温硬度
第4章 稀有金属元素对耐热钢高温拉伸性能的影响
    4.1 合金高温拉伸性能
    4.2 合金断口形貌分析
第5章 稀有金属元素对耐热钢高温氧化性能的影响
    5.1 氧化动力学
    5.2 氧化物表面形貌
    5.3 氧化层截面形貌
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：4030042