O5Cr17Ni4Cu4Nb钢逆变奥氏体形成及性能研究

摘要

05Cr17Ni4Cu4Nb钢作为典型的沉淀硬化不锈钢，已广泛应用在核能发电、海上平台、造纸业、食品工程等不同领域，已作为国内现有大容量汽轮机组低压叶片主选材料，具有优越的热处理工艺性，可调整为不同强度等级，应用于不同级别叶片，因此研究其微观机理对汽轮机组安全性具有重要意义。
　　逆变奥氏体作为此钢种析出相，对钢种材料的性能有很大的影响。本文测量05Cr17Ni4Cu4Nb钢热膨胀性能，模拟其标准热处理工艺，分析逆变奥氏体的形成过程；分析时效工艺对逆变奥氏体含量的影响；结合实际热处理存在问题，分析对逆变奥氏体含量的影响。通过上述试验，确定了05Cr17Ni4Cu4Nb钢逆变奥氏体形成过程为最终时效处理；其含量随着时效温度的提高而增加，但超过05Cr17Ni4Cu4Nb钢的奥氏体化温度开始点（622℃）后反而降低；随着时效温度的增加，逆变奥氏体含量先增加后减少，增加区域析出动力学符合JMA公式；实际热处理过程中，中间时效后最终冷却温度对残余奥氏体含量的影响较大，并与最终时效后的逆变奥氏体含量存在较大关联性。
　　针对实际热处理工艺流程，测量不同阶段材料的力学性能，分析热处理工艺对材料性能的影响；结合最终时效过程同时析出ε-Cu及逆变奥氏体的现象，采用奥氏体状态低温保温，剥离部分ε-Cu对材料性能的影响，在此基础上重新析出逆变奥氏体，并测量其性能；对含有一定逆变奥氏体的试样，测量形变过程中逆变奥氏体含量的变化，考核形变稳定性；并通过液氮冷却，确认其低温稳定性。通过上述试验，确定最终时效处理大幅提升材料的屈服强度及塑性，尤其RP0.02提高约300MPa；奥氏体基体下析出ε-Cu同样能提升材料的强度及塑性，逆变奥氏体在提高塑性的同时，也作为强化相存在；逆变奥氏体在形变过程会发生相变，其含量变化比值的对数与真应变成正比例关系；逆变奥氏体在低温下具有较高的低温稳定性。
　　本文研究逆变奥氏体的形成机理及影响因素，为控制逆变奥氏体含量提供了理论依据，并通过研究逆变奥氏体对材料性能的影响及稳定性研究，确认了逆变奥氏体能提高材料塑性及强度，为解读此类高强度、高塑性不锈钢的强化机理提供了试验基础。

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第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 05Cr17Ni4Cu4Nb材料的应用背景

1.3 05Cr17Ni4Cu4Nb国内外研究现状

1.4 本课题研究的主要内容与研究方案

第2章 试验材料与试验方法

2.1 试验材料

2.2 材料热处理工艺

2.3 材料的力学性能测试方法

2.4 组织观察

2.5 X射线法奥氏体含量测量

2.6 力学性能测量

第3章 05Cr17Ni4Cu4Nb钢逆变奥氏体形成研究

3.1 引言

3.2 热膨胀性能测定

3.3 逆变奥氏体形成过程研究

3.4逆变奥氏体形成研究

3.5 本章小结

第4章 逆变奥氏体对材料性能的影响

4.1 引言

4.2 实际热处理过程中力学性能研究

4.3逆变奥氏体含量对材料性能的影响

4.4逆变奥氏体对材料强度的影响

4.5 逆变奥氏体对塑性的影响

4.6 逆变奥氏体低温稳定性研究

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读工程硕士学位期间发表的论文及其它成果

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