海洋油气钻采高氮奥氏体不锈钢加工工艺研究

发布时间：2017-04-08 09:12

  本文关键词：海洋油气钻采高氮奥氏体不锈钢加工工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前无磁钻铤用材料主要为Cr-Mn-N系高氮奥氏体不锈钢。由于无磁钻铤用钢为加工态使用,因此选择合适的热加工工艺参数至关重要。为保证其加工强化效果,没有后期固溶与退火等热处理。为确定析出相的析出温度及析出时间,对试验钢进行了不同温度和保温时间的时效处理。结果表明晶界析出相主要为M_(23)C_6,其析出敏感温度区间为700℃~950℃,析出鼻尖温度为800℃,经短时间时效后在晶界就会有大量析出相的产生。Cr_2N的析出敏感温度为750℃~900℃,只有长时间保温至60min后才会有析出相的产生。Cr_2N析出形貌主要为片层状。为了使无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢获得良好的综合性能,热加工温度在950℃以上,应高于析出相的析出温度当晶界M_(23)C_6析出量达到6%时,析出相沿晶界连接形成网状导致材料发生晶间腐蚀及脆性断裂;由于Cr_2N属于长期时效产物,当Cr_2N开始析出时,晶界M_(23)C_6对合金性能的破坏已经达到最大值,因此Cr_2N析出相对性能的影响已经不再明显。不同温度下进行热加工试验表明试验钢动态再结晶临界温度为950℃;在1000℃热加工时,其动态再结晶临界变形量为15%。因此,为获得均匀细小的完全动态再结晶晶粒,选择变形温度950℃~1000℃,变形量15%~20%为最优热加工工艺参数。为保证合金热加工后有足够的形变强化效果,以及避免冷却过程中碳化物析出导致合金性能下降,热加工后应立即进行水冷。
【关键词】：高氮奥氏体不锈钢 无磁钻铤 析出相 晶间腐蚀 力学性能 热加工
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE95;TG142.71
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-26
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 高氮奥氏体不锈钢的研究现状11-15
• 1.2.1 无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢的发展历程11-13
• 1.2.2 无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢国内外发展现状和差距13-15
• 1.3 氮对高氮奥氏体不锈钢性能的影响15-20
• 1.3.1 氮对奥氏体不锈钢组织的影响15-16
• 1.3.2 氮对奥氏体不锈钢力学性能的影响16-18
• 1.3.3 氮对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响18-20
• 1.4 高氮奥氏体不锈钢析出规律的研究20-24
• 1.4.1 碳化物的析出过程及析出机制21-22
• 1.4.2 氮化物的析出过程及析出机制22
• 1.4.3 碳、氮化物析出规律的研究22-24
• 1.4.4 σ相的析出过程及析出机制24
• 1.5 论文研究内容与研究意义24-26
• 1.5.1 研究意义24-25
• 1.5.2 研究内容25-26
• 第2章 高氮奥氏体不锈钢析出行为研究26-40
• 2.1 实验材料与方法26-27
• 2.1.1 实验材料26
• 2.1.2 实验方法26-27
• 2.2 碳、氮含量对析出行为及组织的影响27-29
• 2.2.1 碳含量对析出行为及组织的影响27-28
• 2.2.2 氮含量对析出行为及组织的影响28-29
• 2.3 高氮奥氏体不锈钢第二相的析出规律29-37
• 2.3.1 时效时间对析出行为的影响29-32
• 2.3.2 时效温度对析出行为的影响32-34
• 2.3.3 碳、氮化物SEM与TEM观察与分析34-37
• 2.4 碳、氮化物析出行为的讨论37-39
• 2.4.1 热力学计算37
• 2.4.2 碳氮化物析出微观机制37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 第二相对高氮奥氏体不锈钢性能的影响40-50
• 3.1 实验材料与方法40-42
• 3.1.1 实验材料40
• 3.1.2 实验内容40-42
• 3.2 第二相对高氮奥氏体不锈钢耐晶间蚀性能的影响42-45
• 3.2.1 高氮奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理42-43
• 3.2.2 碳、氮化物对耐晶间腐蚀性能的影响43-45
• 3.3 第二相对高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响45-48
• 3.3.1 800℃等温时效不同时间对冲击韧性的影响45-47
• 3.3.2 不同冷却方式对冲击韧性的影响47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 热变形对高氮奥氏体不锈钢组织与性能的影响50-59
• 4.1 实验材料与实验方法50-51
• 4.1.1 实验材料50
• 4.1.2 实验方法及实验内容50-51
• 4.2 热加工过程中高氮奥氏体不锈钢强化机制51-52
• 4.2.1 细晶强化机制51-52
• 4.2.2 形变强化52
• 4.3 变形量对组织与性能的影响52-54
• 4.4 变形温度对组织与性能的影响54-56
• 4.5 保温时间对热变形后组织演变规律的影响56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 导师简介66-67
• 作者简介67-68
• 学位论文数据集68

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