耐热疲劳焦罐衬板合金的研究

发布时间：2017-06-08 07:16

  本文关键词：耐热疲劳焦罐衬板合金的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：衬板是干熄焦焦罐必不可少的部件。衬板长期处在极其恶劣的工作条件下,在1000℃左右的工作温度与空罐温度之间冷热交替,还要承受红焦的磨损和冲击,极易发生氧化烧损、疲劳开裂,进而失效。因此,衬板材料须具有良好的耐高温氧化性能及高温力学性能。本文利用微合金化原理对奥氏体耐热钢进行成分优化,研制新型耐用衬板合金。在Fe-Cr-Ni-Mn合金基础上添加MO.V.N元素,利用正交实验优化了合金成分,最终选定Fe-0.3%C-20%Cr-4%Ni-4%Mn-2%Mo-1.5%Si-0.33%N-0.15%V合金为最优成分,其空冷组织为奥氏体+少量碳化物。实验证明,Mo元素可以提高合金硬度及高温氧化性能,适量的V、N元素也对合金的这两种性能有益。此外,设计了系列含Al奥氏体耐热钢,分析了Al含量对耐热钢性能的影响,最终确定了Fe-0.1%C-14%Cr-20%Ni-2%Mn-2%Mo-3.5%Al-0.7%Nb-0.15%Si-0.01%B为最优成分。加入Al元素,合金可以在高温条件下生成Al2O3及AlNi3化合物,使得合金耐间歇高温氧化性能极大地提高,同时保证了稳定的奥氏体基体,提高了合金耐热疲劳性能。试验表明,添加3.5%(质量分数)Al的合金1000℃氧化速率降低了81.8%,硬度提高27.8%。耐磨性提高到约3.43倍。通过综合对比,新型奥氏体耐热合金高温力学性能和热疲劳性能等各方面性能均较好,可作为现用衬板合金的替代材料。
【关键词】：耐热合金 高温氧化 奥氏体钢 热疲劳
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ520.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 干熄焦工艺9-10
• 1.1.2 常用干熄焦焦罐衬板合金及其失效形式10-11
• 1.2 耐热钢研究发展状况11-18
• 1.2.1 耐热钢的分类及应用11-12
• 1.2.2 提高耐热钢性能的途径12-13
• 1.2.3 耐热钢中合金元素的作用13-16
• 1.2.4 奥氏体耐热钢的研究现状16-18
• 1.3 研究意义及内容18-19
• 1.3.1 研究意义18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 第二章 实验设备与方法19-23
• 2.1 试样制备19-20
• 2.1.1 原料配比19-20
• 2.1.2 试样制备20
• 2.2 性能测试20-21
• 2.2.1 高温连续氧化试验20-21
• 2.2.2 高温间歇氧化试验21
• 2.2.3 硬度和耐磨性能的测量21
• 2.2.4 热震试验21
• 2.3 微观分析检测方法21-23
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析21-22
• 2.3.2 合金显微组织及微区成分分析22-23
• 第三章 Fe-Cr-Ni-Mn系耐热钢的成分优化23-37
• 3.1 新型奥氏体耐热钢钢的成分优化24-36
• 3.1.1 合金元素含量范围的选择24-26
• 3.1.2 正交实验结果及极差分析26-29
• 3.1.3 合金间歇氧化曲线与氧化膜生长机制分析29-32
• 3.1.4 合金组织类型的确定32
• 3.1.5 最优合金成分的确定32-36
• 3.2 本章小结36-37
• 第四章 Al对奥氏体衬板合金组织与性能的影响37-51
• 4.1 含AL奥氏体衬板合金成分设计38-43
• 4.1.1 合金成分选择38-39
• 4.1.2 Al元素对合金硬度及耐磨性的影响39-41
• 4.1.3 合金的耐间歇高温氧化性能41-42
• 4.1.4 合金组织的确定42-43
• 4.1.5 合金最终成分的确定43
• 4.2 AL量对合金组织的影响43-45
• 4.2.1 Al元素含量对合金微观组织的影响43-45
• 4.3 最优合金铸态组织及元素分布45-47
• 4.4 合金耐氧化机理分析47-49
• 4.4.1 3.5%Al-耐热合金氧化膜物相组成分析47-48
• 4.4.2 氧化膜形貌分析48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第五章 新型合金与现用合金的性能对比51-55
• 5.1 新合金与现用合金的性能对比51-54
• 5.2 本章小结54-55
• 第六章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 附录A61-63
• 致谢63

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本文编号：431806