变形和冷却速度对T91耐热钢组织形成的影响

发布时间：2020-09-25 06:58

　　 T91(9Cr-1Mo-V-Nb-N)铁素体耐热钢作为一种成熟钢种已有十余年的生产和使用历史。因缺乏对其组织形成过程的基本认识,目前我国超临界机组的关键部件(如高压锅炉管等)仍然依赖进口。为获取该钢组织形成过程的基本规律,本文通过对完全奥氏体化后的T91铁素体耐热钢在冷却过程中的相变规律的研究,得出了冷却速度、奥氏体区微小应力和非再结晶区大变形对相变过程的影响。在实验研究与理论分析的基础上,得到了下面结论: T91铁素体耐热钢完全奥氏体化后,分别降温到650℃时加载200MPa应力和750℃时加载200MPa应力,随后冷却到室温,在外加应力相同的情况下,随着变形温度的下降,T91铁素体耐热钢由奥氏体向马氏体转变的开始转变温度上升,产物组织细化;T91铁素体耐热钢完全奥氏体化后,降温到750℃时分别加载100MPa、150MPa和200MPa的应力,随后冷却到室温,在相同温度下,随着外加微小应力的增大,转变生成的马氏体板条位向逐渐混乱,晶粒呈细化趋势,晶界形态不规则。 试样先加热至奥氏体区,然后冷却到750℃,分别以50%、60%和70%对试样进行形变处理,再冷却到室温,随着压缩量的增加,T91铁素体耐热钢的组织逐渐变细;试样先加热至奥氏体区,然后分别冷却到650℃和750℃变形60%,再冷却到室温,T91铁素体耐热钢变形温度高的组织比变形温度低的组织更加细小。 试样完全奥氏体后,分别以10、30、50、100和200℃/min的速度冷却到室温,不同的冷却速度影响了T91铁素体耐热钢的相变开始点,冷却速度慢的相变点比较高;不同冷却速度下生成的组织差别较大,在以10℃/min和30℃/min速度冷却下的组织为较多的块状铁素体和板条马氏体,在以50℃/min和100℃/min速度冷却下的组织为板条马氏体,在以200℃/min速度冷却下的组织中除了含有板条马氏体以外,还出现了片状马氏体。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TG142.73
【部分图文】：

图 1－1 锅炉厚截面部件和蒸汽管用铁素体钢 10万小时蠕变断裂强度[50]Figure 1-1 Rupture strength of transection assembly in boiler and ferrite steel for steam pipe aftehaving been used for 100 thousand hours[50]超超临界电站的末级过热器管在内承受最为恶劣的使用工况，因此要求很高的蠕变断裂强度和良好的抗腐蚀性。过热器设计温度一般比额定蒸汽温度高30℃，因此当今的超超临界电站过热器使用奥氏体钢[50]。丹麦的超超临界电站 Skarbak 和 Nordjyland 过热器使用日本研发的细晶奥氏体钢 TP347Hfg（18％Cr-10％Ni），该钢的最高使用温度为 620℃。日本还研发了使用温度为 650℃的过热器管钢 Super304H（18％Cr-9％Ni-Cu）、NF7020％Cr-25％Ni）和 HR3C（25％Cr-20％Ni），Super304H是 TP304H中添加 0％Nb 以进一步提高蠕变断裂强度的改进型，HR3C 则具有良好的抗硫蚀能力。这些钢在不同温度时的 10万小时蠕变断裂强度见图 1－2。水冷壁管要求一定的蠕变强度和抗腐蚀性，还要求管材焊接后无需热处理

第一章 文献综述高水冷壁管出口蒸汽温度，日本研发出了HCM2S（2.25Cr-W）和HCM12（12％Cr-Mo-W）钢，德国Mannesmann钢管公司研发出了 7CrMoVTiB（2.25Cr-Mo）钢，三个钢的水冷壁管出口蒸汽温度均可达 475℃～500℃[50]。图 1－3 是这些钢在不同温度时的 10万小时蠕变断裂强度。

图 1－3 锅炉水冷壁管用铁素体钢的 10 万小时蠕变断裂强度[50]Figure 1-3 Rupture strength of ferrite steel for water-cooled pipe in boiler after having been usefor 100 thousand hours[50]1.2.2 国内发展现状上世纪六十年代以前，我国火电站用热强钢模仿前苏联系列，金属壁温超过 580℃的锅炉管，均用奥氏体钢。上世纪六十年代，我国研制成功低碳、低合金贝氏体热强钢 12Cr2MoWVTiB（102 钢），系以 W、Mo 复合固溶强化和V、Ti 复合弥散强化及微量 B 界面强化，因而具有较好的综合力学性能和工艺性，主要用于 600℃以下的过热器管与再热器管，以替代奥氏体钢而获得广泛应用。但该钢的热强性与抗氧化性匹配不好，常发生爆管事故。随着蒸汽参数和厂效率的不断提高，寻求更好的热强钢势在必行。自 1987 年开始，我国福州电厂引进的 50MW锅炉采用了φ58.6×6.4mm的T91 铁素体耐热钢管为三级过热器以及用了φ54×9.9mm和φ54×6.7mm的T91 铁素

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本文编号：2826385