超超临界锅炉用奥氏体耐热钢热变形行为研究

发布时间：2017-10-11 11:33

  本文关键词：超超临界锅炉用奥氏体耐热钢热变形行为研究

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【摘要】：HR3C和super304H奥氏体耐热钢因其高温下蠕变断裂强度高、抗蒸汽氧化和抗烟气腐蚀性能优异，成为超临界（SC）和超超临界（USC）火力发电机组的首选材料。目前，我国HR3C和super304H的生产技术与国外相比仍有较大差距，实际轧制过程中存在开裂、组织不均匀等材料缺陷，影响产品的成材率和质量。解决问题的关键在于控制热加工工艺以求获得均匀细小的再结晶组织，从而改善使用性能。研究HR3C和super304H的高温塑性变形行为，对优化热加工参数，把握变形过程中组织演变，提高材料的综合性能具有显著的实际意义。 本文中作者利用Gleeble1500D热力模拟试验机对HR3C和super304H两种奥氏体耐热钢进行等温单道次热压缩试验，得到了HR3C和super304H在不同变形条件下的应力-应变曲线，，结合变形组织观察，研究了变形温度和应变速率对流变应力及组织演变的影响；最后采用动态材料模型（DMM）分别构建并分析了HR3C和super304H的加工图，得到如下结论： （1）HR3C和super304H奥氏体耐热钢在高温塑性变形过程中，应力-应变曲线都遵循一定的特征：变形初期，位错密度增加，加工硬化占主导，流变应力增大；随着变形程度的增加，动态软化作用开始逐渐增强，与加工硬化作用相当时，应力达到最大值；随着进一步的变形，动态软化作用强于加工硬化，应力逐渐降低趋于稳定，此时动态软化作用和加工硬化处于动态平衡。 （2）HR3C和super304H的流变应力均随应变速率的提高而增大，随变形温度的升高而降低；应变速率、变形温度对峰值应力的影响都可用Arrhenius双曲正弦关系来描述。 (3)应变速率、变形温度对HR3C和super304H动态再结晶组织均产生一定影响：变形温度的升高,应变速率的降低促进动态再结晶的形核和长大,即高温和低应变速率下动态再结晶进行程度比较充分,晶粒尺寸较大。 (4)温度范围950-1250。C,应变速率范围0.001～1.0S-1内,HR3C奥氏体耐热钢的热变形方程为ε=8.79xl018x[sinh(0.0091σp)]5.11exp(-558xl03/RT)峰值应力可用Z参数表示： (5)温度范围850-1250。C,应变速率范围0.01-1.0s-1内,super304H奥氏体耐热钢热变形方程为ε=3.62x1017x[sinh(0.0070σp)]4.78exp(-482x103/RT)峰值应力可用Z参数表示： (6)分别对HR3C和super304H的加工图进行分析,并结合组织演变发现：在研究范围内,HR3C奥氏体耐热钢的最佳工艺参数范围是变形温度1180～1250。C,应变速率0.1～1.0s-1及变形温度1100～1180。C,应变速率0.007～0.03s-1；super304H奥氏体耐热钢的最佳工艺参数范围是变形温度1150-1250。C,应变速率0.1～1.0s-1。 (7)HR3C奥氏体耐热钢的热激活能为558kJ/mol, super304H奥氏体耐热钢激活能为482kJ/mol。前者高的原因是HR3C耐热钢中合金成分含量高，且对激活能增大有较强作用的Cr、Ni元素含量也远远高出super304H耐热钢。
【关键词】：奥氏体耐热钢 高温塑性变形 再结晶 加工图
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.25
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 超超临界技术概述12-13
• 1.1.2 超超临界机组的发展13-14
• 1.2 超超临界锅炉用材料的发展14-20
• 1.2.1 铁素体钢的发展15-16
• 1.2.2 奥氏体钢的发展16-17
• 1.2.3 HR3C 和 super304H 的研究进展17-20
• 1.3 金属的热变形行为20-22
• 1.3.1 流变应力20-21
• 1.3.2 加工图及其应用21-22
• 1.4 本文研究的意义和内容22-24
• 1.4.1 研究意义22-23
• 1.4.2 研究内容23-24
• 第二章 试验材料及方法24-28
• 2.1 材料的选择与试样制备24
• 2.2 高温热模拟压缩试验24-26
• 2.2.1 试验设备24-25
• 2.2.2 热压缩试验方案25-26
• 2.3 显微组织的观察26-27
• 本章小结27-28
• 第三章 HR3C 奥氏体耐热钢的热变形行为28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 HR3C 的应力-应变曲线28-29
• 3.3 热变形参数对 HR3C 流变应力的影响29-33
• 3.3.1 应变速率对 HR3C 流变应力的影响30-31
• 3.3.2 变形温度对 HR3C 流变应力的影响31-33
• 3.4 HR3C 本构方程的建立33-34
• 3.5 HR3C 峰值应力模型34-36
• 3.6 HR3C 显微组织分析36-38
• 本章小结38-40
• 第四章 super304H 奥氏体耐热钢的热变形行为研究40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 super304H 的应力-应变曲线40-42
• 4.3. 热变形参数对 super304H 流变应力的影响42-45
• 4.3.1 应变速率对 super304H 流变应力的影响42-44
• 4.3.2 变形温度对 super304H 流变应力的影响44-45
• 4.4 super304H 本构方程的建立45-46
• 4.5 super304H 峰值应力模型46-48
• 4.6 super304H 显微组织分析48-50
• 4.7 热变形激活能50-51
• 本章小结51-54
• 第五章 HR3C 和 super304H 奥氏体耐热钢的加工图54-70
• 5.1 引言54
• 5.2 动态材料模型（DMM）加工图理论54-57
• 5.2.1 功率耗散图55-56
• 5.2.2 失稳判据56-57
• 5.3 热加工图的构建方法57-58
• 5.4 HR3C 热加工图分析58-63
• 5.5 super304H 热加工图分析63-67
• 本章小结67-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士期间的成果78

【参考文献】

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本文编号：1012289