9Cr-3Co-2W-1Mo铁素体耐热钢蠕变性能及氧化行为的研究

发布时间：2017-09-01 13:51

  本文关键词：9Cr-3Co-2W-1Mo铁素体耐热钢蠕变性能及氧化行为的研究

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【摘要】：随着“能源消耗”与“环境保护”问题不断尖锐,发展更高蒸汽参数的超超临界火力发电机组迫在眉睫。然而,蒸汽参数的提高对耐热钢材料的高温抗蠕变性能和高温抗蒸汽氧化性能提出了更高的要求。如今9~12%Cr型铁素体系耐热钢是耐热钢材料的发展趋势,本文利用Thermo-Calc软件计算相图,设计出合金体系为9Cr-3Co-2W-1Mo的铁素体耐热钢,课题对其进行高温抗蠕变性能和的氧化行为的研究。实验结果表明:(1)实验钢是由δ-铁素体(δ-F)和回火马氏体(M)组成的双相钢,蠕变过程中基体组织没有明显粗化,马氏体组织发生回复板条特征逐渐消失;根据应力-LM关系式预估实验钢在650℃/100MPa条件下的持久寿命大于100000h。(2)实验钢在650℃、700℃、750℃条件下的蠕变断裂形式均为延性断裂;Laves相在蠕变过程中析出,其尺寸d随蠕变时间t的延长而增长且logd与logt呈线性关系,体积分数Vt随t先迅速增长后缓慢增长并最终达到平衡值Ve;MX相在热处理过程中析出,尺寸细小并弥散分布于基体中。(3)在650℃空气中氧化时,实验钢长期抗空气氧化性比P92钢差。氧化初期氧化膜Fe2O3,随着氧化时间的进行Cr向外扩散形成外层为Fe2O3内层为(Cr,Fe)2O3氧化膜结构;(4)在650℃/20%含水空气中氧化时,11#钢与P92钢抗水汽氧化性能相差不大。氧化膜分为两层,表层为Fe2O3内层为(Cr,Fe)2O3。
【关键词】：铁素体耐热钢 蠕变性能 氧化行为 持久寿命
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 文献综述9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 耐热钢的发展现状9-10
• 1.3 典型高Cr铁素体耐热钢10-15
• 1.3.1 T91/P91钢简介及性能10-12
• 1.3.2 T92/P92钢简介及性能12-15
• 1.4 本论文的研究意义和主要内容15-16
• 第2章 研究及实验方法16-27
• 2.1 技术路线16-17
• 2.2 实验设备17
• 2.3 实验材料17-20
• 2.3.1 Thermo-Calc相图计算及实验钢的成分设计17-20
• 2.3.2 实验钢的制备20
• 2.4 实验钢原样分析20-23
• 2.4.1 金相样品制备20-21
• 2.4.2 分析方法21-23
• 2.5 蠕变实验及蠕变性能分析23-24
• 2.5.1 标准蠕变试样的制备23
• 2.5.2 蠕变实验23
• 2.5.3 分析方法23-24
• 2.6 氧化实验及氧化性能分析24-26
• 2.6.1 氧化样品的制备24-25
• 2.6.2 氧化实验及分析方法25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 实验钢原样分析27-34
• 3.1 显微组织分析27-29
• 3.1.1 显微组织金相观察27
• 3.1.2 显微组织SEM分析27-29
• 3.2 原样析出相数据分析29-33
• 3.2.1 析出相XRD鉴别29-30
• 3.2.2 析出相颗粒SEM形貌观察30-31
• 3.2.3 析出相TEM表征31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 蠕变实验数据分析34-51
• 4.1 蠕变测试数据分析34-37
• 4.1.1 Monkman-Grant关系式拟合35
• 4.1.2 Larson-Miller参数法预估持久寿命35-37
• 4.2 蠕变样品析出相XRD鉴别37-39
• 4.3 蠕变样品组织分析39-45
• 4.3.1 显微组织金相观察39-42
• 4.3.2 显微组织SEM分析42-45
• 4.4 蠕变样品的断口分析45-49
• 4.4.1 蠕变样品断面收缩率的测量45-48
• 4.4.2 蠕变样品断口形貌分析48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第5章 Laves相析出行为的研究51-66
• 5.1 Laves相析出行为的定性分析51-57
• 5.1.1 Laves相在马氏体组织中的析出行为51-54
• 5.1.2 Laves相在δ-铁素体组织中的析出行为54-57
• 5.2 Laves相析出行为的定量分析57-65
• 5.2.1 Laves相体积分数的变化规律58-59
• 5.2.2 Laves相尺寸大小的变化规律59-61
• 5.2.3 Laves相析出动力学研究61-62
• 5.2.4 Laves相生长动力学研究62-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第6章 氧化实验数据分析66-73
• 6.1 实验钢抗高温氧化性研究66-67
• 6.2 氧化膜XRD物相分析67-69
• 6.3 氧化膜截面结构分析69-72
• 6.3.1 空气氧化膜截面分析69-70
• 6.3.2 水汽氧化膜截面分析70-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第7章 全文总结73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文79

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本文编号：772470