低温叶轮用9Ni钢热处理与组织性能的研究

发布时间：2017-08-28 23:06

  本文关键词：低温叶轮用9Ni钢热处理与组织性能的研究

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【摘要】：9Ni钢作为一种性能优异的低温钢,广泛应用于液化天然气低温储罐板材,而在锻件上的应用相对较少。9Ni钢在锻件上的应用,对其强度和低温韧性都提出了较高的要求。本文利用热膨胀仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对低温叶轮用9Ni钢锻件的热处理工艺与组织性能进行了系统研究。目前少量涉及到9Ni钢强度的研究,多停留在测试不同热处理工艺下材料的强度层面上,没有对其中深层次的微观机制进行解释,本文采用同步辐射原位观察的方法解释了在一定的热处理工艺下9Ni钢屈服强度随回火温度升高先降后升的现象。论文主要内容如下:1.9Ni钢相组成及相变特征。基于Thermo-Calc热力学计算软件计算了9Ni钢的相组成、合金元素对相组成的影响,为制定9Ni钢成分内控范围和热处理工艺奠定基础,同时也为该材料锻造温度选择提供参考。计算结果显示,C含量从0.0008%增加至0.14%,Ni含量在7%~11%之间变化时,9Ni钢相组成保持不变。测量了9Ni钢平衡相变点,分析了不同冷却速度下9Ni钢的形貌特征,结果表明随着淬火冷速增加,组织逐渐由贝氏体向马氏体变化。2.9Ni钢两相区热处理工艺及逆转奥氏体的稳定性。研究了热处理工艺参数对9Ni钢显微组织和力学性能的影响,结合低温叶轮用钢的性能要求,制定了合理的热处理工艺:780℃水淬+680℃炉冷+580℃水淬。经两相区处理后降低了9Ni钢的Ac1转变温度,影响后续回火处理后逆转奥氏体的含量。经过“淬火+两相区处理+回火”工艺处理试样中的逆转奥氏体在深冷至-150℃过程中仅有极少量发生了失稳转变,深冷处理后不需要进行回火处理;而经过“淬火+回火”工艺处理的试样中逆转奥氏体发生失稳转变的量较大。3.9Ni钢拉伸性能的同步辐射高能X射线原位研究。为研究逆转奥氏体对9Ni钢强度的影响,选取780℃保温1小时水冷+680℃保温0.5小时炉冷+580℃保温1小时水冷的试样在上海同步辐射光源BL14B线站进行了同步辐射原位拉伸试验。发现逆转奥氏体在拉伸变形过程中发生形变诱导马氏体相变,导致材料的加工硬化率上升,从而增强了材料的塑韧性。
【关键词】：9Ni钢锻件 热处理 逆转奥氏体 拉伸性能 同步辐射原位拉伸
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 9Ni钢的应用11-13
• 1.3 9Ni钢简介13-16
• 1.4 逆转奥氏体及其TRIP效应16-17
• 1.5 本研究的主要内容和意义17-19
• 第2章 实验材料和研究方法19-23
• 2.1 实验材料19-20
• 2.2 实验方法20-23
• 2.2.1 力学性能检测20
• 2.2.2 显微组织及结构表征20-23
• 2.2.2.1 相变点测定及CCT曲线绘制20
• 2.2.2.2 金相显微镜（OM）观察20
• 2.2.2.3 扫描电镜（SEM）观察20
• 2.2.2.4 透射电镜（TEM）观察20-21
• 2.2.2.5 X射线衍射（XRD）分析21
• 2.2.2.6 同步辐射原位拉伸实验21-23
• 第3章 9Ni钢相组成及相变特征研究23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 9Ni钢平衡相图及相成分计算与分析23-26
• 3.3 9Ni钢连续冷却曲线（CCT）测量及典型显微组织分析26-30
• 3.4 本章小结30-32
• 第4章 9Ni钢热处理工艺及逆转奥氏体稳定性研究32-54
• 4.1 引言32
• 4.2 热处理试验设计32-34
• 4.3 热处理试验结果分析34-39
• 4.4 最佳热处理工艺下材料力学性能测试与分析39-43
• 4.5 热处理过程中 9Ni钢显微组织的演化43-47
• 4.5.1 淬火态显微组织演变分析43-44
• 4.5.2 两相区处理后显微组织演变分析44-46
• 4.5.3 回火处理后显微组织演变分析46-47
• 4.6 逆转奥氏体的低温稳定性研究47-52
• 4.6.1 不同热处理工艺条件下 9Ni钢显微组织的低温稳定性47-49
• 4.6.2 不同热处理工艺条件下 9Ni钢室温-低温热循环膨胀量变化特征49-52
• 4.7 本章小结52-54
• 第5章 9Ni钢拉伸性能的同步辐射高能X射线原位研究54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 显微组织和强度54-56
• 5.3 原位拉伸实验56-58
• 5.4 显微组织演变58
• 5.5 分析讨论58-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果68-69
• 致谢69-70

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本文编号：749972