稀土La变质处理对T91钢冷却转变组织及高温塑性变形的影响

摘要

T91(9Cr-1Mo-V-Nb)钢因其优异的综合性能而成为高Cr铁素体耐热钢的代表钢种，广泛应用于超临界发电厂锅炉管道上，同时也是作为开发更高使用温度铁素体耐热钢的研究基准。然而，对无缝钢管而言，用连铸坯生产高合金坯直接成材，各厂家都出现了相同的问题，即成材率很低。因此，挖掘稀土在钢中的潜力，进而加速开发稀土钢新材料对整个钢铁领域有重要的意义。
　　 本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)、显微硬度等分析手段，系统研究了稀土元素La对T91钢过冷奥氏体冷却转变及高温塑性变形的影响，通过实验与分析探讨，得出以下结论:
　　 (1)在T91钢中添加稀土La，固溶La使T91钢的临界点Ac3、Ac1、Fs、Ff和Ms、Mf均升高，促进先共析铁素体和马氏体的析出，从而导致CCT曲线向左移动。
　　 (2)稀土La降低过冷奥氏体的稳定性，在相同冷速的显微组织中先共析铁素体析出温度升高，硬度降低。
　　 (3)在1100℃～1250℃，应变速率在0.01s-1-1s-1的条件下，变质前的T91钢的真应力-真应变曲线出现了两个峰值，并且均发生了很明显的连续动态再结晶。经过变质处理的T91钢相比于未经变质处理的T91钢，其真应力-真应变曲线并未出现第二个峰值，且变化趋势更加平缓稳定，动态再结晶引起的软化作用更为明显。
　　 （4)变质处理前T91钢的热变形激活能为843kJ/mol，采用Z参数法建立的各参数间的本构关系如下:ε=1.137×1029[sinh（ασ）]7.76 exp(-843000/PT)
　　 变质处理后T91钢的热变形激活能为618kJ/mol，同样采用Z参数法建立的各参数间的本构关系如下:ε=2.3724×1021[sinh(ασ)]3.8427 exp（-618000/PT）
　　 (5)变质处理后的试样显微硬度值比变质前的试样显微硬度值高30 HV左右，且高温变形时能获得更好的组织与力学性能。
　　 (6)变质处理前T91钢可以优先选择的变形温度为1160～1200℃，应变速率不高于0.1353s-1;变质处理后T91钢可以优先选择的变形温度为1180～1230℃，应变速率不高于0.0183s-1。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 T91钢的发展概况

1．2．1 T91钢的国外发展概况

1．2．2 T91钢的国内发展概况

1．3 T91钢的合金化原理、组织及性能

1．3．1 合金化原理

1．3．2 组织

1．3．3 性能

1．4 T91钢的发展前景

1．5 稀土在钢中的应用

1．5．1 稀土元素的性质

1．5．2 稀土在钢中的作用机理

1．5．3 稀土对钢组织的影响

1．6 我国稀土钢的最新研究进展

1．7 我国稀土钢的现实状况及发展前景

1．8 本课题的研究目的及意义

1．8．1 T91钢发展的一个重要问题

1．8．2 研究思路

1．9 本章小结

第二章 材料的制备及实验方法

2．1 材料的制备

2．1．1 材料的化学成分

2．1．2 T91的冶炼工艺及其设备情况

2．2 实验流程

2．2．1 CCT曲线的绘制

2．2．2 热模拟实验

2．3 性能检测

2．3．1 热分析仪测相变点

2．3．2 热模拟研究其热塑性

2．3．3 硬度测量

2．3．4 高温拉伸实验

2．3．5 金相组织观察

2．3．6 SEM组织观察

第三章 变质处理对T91钢相变及组织的影响

3．1 变质处理前后CCT曲线绘制及实验结果

3．1．1 变质处理前后CCT曲线的绘制

3．1．2 CCT曲线实验结果分析

3．2 变质处理对不同冷速下转变产物的影响

3．2．1 变质处理前T91钢显微组织实验结果

3．2．2 变质处理后T91钢显微组织实验结果

3．2．3 稀土变质处理对不同冷速下金相组织的影响

3．3 本章小结

第四章 变质处理对T91钢高温塑性变形及动态再结晶行为的影响

4．1 热变形行为分析

4．1．1 T91钢变质处理前后真应力—真应变曲线分析

4．1．2 T91钢变质处理前后变形温度及变形速率对流变应力的影响

4．2 T91钢压缩变形流变应力本构方程

4．3 T91钢加工图分析

4．4 金相组织观察

4．4．1 T91钢变质处理前的金相组织

4．4．2 变质处理后的金相组织

4．5 力学性能分析

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果