NH4奥氏体耐热钢热变形行为及抗氧化性能和强化机理研究

摘要

NH4是上世纪日本开发的一种节镍型奥氏体耐热钢，它具有比Type310SS钢成本低、抗氧化性能好和持久蠕变强度高等优点，在化工、炉用和汽车等领域具有广阔的应用前景。本文通过热处理试验、热模拟试验和氧化试验，借助金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及X射线衍射（XRD）等测试手段对NH4奥氏体耐热钢的热变形行为、抗高温氧化性能以及长期时效下的组织演变、强化机理进行了研究，得到以下结论：
　　 对NH4试验钢(2＃)进行了热模拟试验，获得了试验钢在0.01～10s-1及900～1150 ℃变形条件下的热变形激活能和热变形方程分别为：
　　 Q=506KJ/mol。&=1.8×1019[sinh(0.005389σρ)]6.13exp{-506000/RT}建立了NH4试验钢在不同变形条件下的动态组织状态图，得到了动态再结晶临界应力和Z参数之间的关系式：σ=24.2lnZ-810.9Ce含量较高的1＃试验钢在700℃和900℃时的氧化层分为外层和内层，外层由连续的Cr2O3组成，内层由不完全连续的SiO2层组成，1000℃的氧化层是由Cr、Si和Al三种元素的混合氧化物组成。Ce含量较低2＃试验钢在900℃和1000℃的氧化层主要由Cr的氧化物组成，含少量Si的氧化物。900℃下的氧化层连续致密，1000℃时氧化层有剥落现象。Ce含量较高的1＃钢(0.034％)在900℃和1000℃时的抗氧化性能优于Ce含量较低的2＃钢(0.014％)。
　　 NH4钢良好的抗氧化性能主要来自Ce的作用和Cr的作用。其中Ce在钢中主要以稀土硫化物的形式存在，起到固硫的作用，提高氧化层与基体之间的结合力。Cr元素能够形成连续致密的氧化物，对NH4钢的抗氧化性能起主要作用。
　　 NH4试验钢经长期时效后的主要析出相为M23C6，其主要在晶界和晶内析出。其中晶界析出的M23C6短条状和片状，尺寸在500nm～1.5um之间。晶内析出的M23C6相颗粒细小，呈方形颗粒状，尺寸在100～600nm之间。
　　 NH4试验钢的强化方式包括固溶强化和析出相强化。其中固溶强化主要来自N元素的贡献。析出相强化主要来自晶内析出的弥散细小的M23C6相。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 试验材料和方法

3 NH4钢的热变形行为

4 NH4钢抗高温氧化性能

5 NH4 钢强化机理

6 结论

致 谢

参考文献

附 录