杂质元素磷及硫对T/P92铁素体耐热钢高温塑性的影响

摘要

近年来,火电机组为了提高工作参数,耐热钢不断发展。本文所研究的T/P92铁素体耐热钢正是在T/P91钢的基础上开发的一种新型9Cr-2W-0.5Mo钢,它广泛用于超超临界火电机组的高温主蒸汽管道、过热器等,抗氧化性能和蠕变性能俱佳。然而该材料在热加工、连铸矫直时,经常出现裂纹,这往往与钢中所含有的杂质元素所导致的材料塑性缺失有关。
　　本研究将纯T/P92钢与添加杂质元素的T/P92钢,经1100℃奥氏体化后,分别降低至700℃到900℃的不同温度,保温一定的时间后再以10-3s-1的应变速率进行高温拉伸实验;通过测量拉伸试样各温度点的断面收缩率,得到了纯T/P92钢与掺杂T/P92钢从700℃到900℃高温塑性曲线;然后借助扫描电镜(SEM)分析了材料的断口形貌;之后通过金相显微镜分析了试样拉伸后微观组织的变化;再利用场发射枪扫描透射电镜(FEG-STEM)对材料进行了晶界成分分析;最后综合分析了T/P92钢高温塑性的变化以及杂质元素P、S的影响及其作用机制。在得到的高温塑性曲线中,含杂质元素P、S的T/P92钢在700℃到800℃与纯T/P92钢差别不大,而在800℃到900℃则明显低于纯T/P92钢;SEM结果显示,试样断口均为韧性断口,断口表面韧窝的数量和尺寸所反映的材料塑性变化与高温塑性曲线一致,杂质元素对断口形貌没有明显影响;透射电镜结果显示,试样中几乎没有第二相析出物出现,说明含杂质元素钢的塑性降低与第二相析出物无关;此外,通过应力应变曲线,发现T/P92钢在700℃到900℃并未出现动态再结晶现象。详细分析了杂质元素P、S对T/P92钢800℃到900℃高温塑性的影响。含杂质P、S的T/P92钢与纯T/P92钢均在800℃时达到最低点,差别不大。通过金相组织分析,确定该点的塑性降低主要受沿原奥氏体晶界析出的网状铁素体薄膜影响,与杂质元素无关;含P钢塑性在850℃与纯钢差别最大,该温度的FEG-STEM晶界成分分析结果显示,P原子在晶界发生明显偏聚,达到基体的数倍,是该点塑性降低的主要原因,含S钢中则没有明显的晶界偏聚现象;含S钢在800℃以上拉伸后发现残余奥氏体,还含有很多的MnS夹杂物,是其在800℃以上塑性降低的主要原因。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的与意义

1.2 超超临界技术

1.3 铁素体耐热钢

1.4 钢的高温塑性

1.5 晶界偏聚理论

1.6 主要研究内容

第2章 实验方法

2.1 实验材料

2.2 高温拉伸实验

2.3 微观组织与成分分析

第3章 高温性能实验结果与微观组织分析

3.1 引言

3.2 高温性能实验结果与分析

3.3 微观组织分析

3.4 本章小结

第4章 晶界成分分析与析出相和夹杂物分析

4.1 引言

4.2 晶界成分分析

4.3 析出相与夹杂物分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢