1Cr9Al1-3Ni1-7WVNbB高铝铁素体耐热钢的强化行为

摘要

在环境和能源危机日益突出的今天，为了提高发电效率，火力发电机组的蒸汽参数不断提高，对耐热钢的性能提出更严峻的考验。本文在现有成熟的T/P92铁素体耐热钢的基础上，通过添加不同含量的Al和Ni组元，调整优化合金成分，期望可以得到具有更优异的高温性能的耐热钢。 本文研究的四种试验钢根据Al和Ni的含量分别记为A#（0.89Al、3.64Ni）、B#（1Al、1.39Ni）、C#（2.93Al、7.09Ni）和D#（2.86Al、3.67Ni）。首先经过冶炼、锻造和固溶处理得到钢锭，然后通过热轧和冷轧得到4mm热轧板、2mm热轧板和1mm冷轧板。本文分析了试验钢的组织在整个加工过程中的演变，测试了不同厚度轧制板的高温力学性能，对比了四种试验钢的组织和性能差异，探讨了其强化作用机理。主要结论如下： （1）固溶处理后A#中形成以马氏体为主和铁素体为辅的混合组织；B#中只有马氏体板条；C#和D#中都形成铁素体和珠光体组织。在后续的热加工过程中，各组试样的组织构成不变，只发生形态和数量的变化。 （2）在热加工的过程中，四种试验钢的硬度不断升高。轧制钢板的硬度由高到低的顺序为B#＞C#＞D#＞A#。B#的1mm冷轧板的显微硬度最高达到550HV；C#的1mm冷轧板显微硬度次之达到527HV。 （3）热轧钢板的高温拉伸强度与硬度值的变化规律一致。冷轧钢板中A#和B#的强度和塑性与2mm热轧板相近。但是因为C#具有突出的第二相强化作用，与它的2mm热轧板相比，其强度提高了68MPa、达到507MPa，为所有轧制试样中最高。所有轧制试样在高温拉伸试验中的断裂方式都是延性断裂。 综合分析可知，C#的综合性能最优异，这是因为C#中的合金渗碳体在铁素体基体和晶界上析出量最高，起到的第二相强化作用最明显；Ni还提高其塑性。这些保证了三种轧制处理后其强度和塑性都表现良好。而A#的组织为马氏体和铁素体，强度和塑性都较差；B#的组织为马氏体板条，强度最好但塑性最差；D#的组织是铁素体和少量渗碳体，强度较差但塑性最好。

目录

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1.2 锅炉管用钢的性能要求

1.3 锅炉管用耐热钢的研究情况和发展历程

1.4 高Cr铁素体耐热钢的成分设计原理

1.5 本课题的研究内容

第2章 高铝铁素体耐热钢的制备和检测

2.1 试验钢的合金成分设计

2.2 试验钢的冶炼

2.3 合金成分的测定

2.4 锻造和固溶处理

2.5 热轧和冷轧

2.6 显微组织分析手段

2.7 硬度检测和高温拉伸试验

第3章 高铝铁素体耐热钢的组织分析

3.1 锻造后试验钢的显微组织

3.2 固溶处理后试验钢的显微组织

3.3 热轧4mm试验钢板的XRD结果和组织分析

3.4 热轧2mm试验钢板的组织分析

3.5 冷轧1mm试验钢板的组织分析

3.6 本章小结

4.1 试验钢的室温硬度及分析

4.2.1 高温拉伸数据及分析

4.2.2 断口形貌和组织分析

4.3.1 高温拉伸数据及分析

4.3.2 断口形貌和组织分析

4.4.1 高温拉伸数据及分析

4.4.2 断口形貌和组织分析

4.5 本章小结

结 论

致 谢