新型高Si铁素体/马氏体钢显微组织与力学性能研究

摘要

以传统9～12％Cr铁素体/马氏体钢的化学成分为基础，通过纯净化冶炼和合金成分优化设计，研发制备出了6炉新型高硅铁素体/马氏体钢。采用光学金相、电子金相、XRD和力学性能测试，研究了实验用钢的显微组织与力学性能，探索了实验用钢的热处理工艺。同时对比分析了T91钢、SIMP-5钢和EP823钢的高温抗氧化性能。
　　 通过对淬火温度对显微组织和力学性能影响的研究，确定了实验用钢的热处理制度为1050℃/30min淬火+760℃/90min回火。经该热处理制度后的SIMP-5钢获得了全马氏体组织，并且具有较优异的力学性能，其屈服强度达到688MPa，抗拉强度达到893MPa，同时，其室温冲击吸收能量也保持在54J。通过对新型高硅铁素体/马氏体钢实验钢的微观组织和力学性能对比研究可知，双相组织的存在会导致基体组织中出现析出相分布不均匀现象，进而讨论了δ铁素体的存在对材料性能的影响。
　　 对比研究了T91钢、SIMP-5钢和EP823钢的高温抗氧化性能。通过1050℃恒温1h氧化和650℃、800℃恒温500h氧化实验，分析评定了三种实验用钢的高温抗氧化性能。结果表明，1050℃恒温氧化1h后，T91钢和EP823钢中都存在明显的原子扩散通道，且EP823钢的氧化层发生了脱落，不利于钢的高温抗氧化性能。氧化层中Fe、Cr、O、Si各元素都有明显的富集或是贫化。三种钢在650℃、800℃恒温氧化500h后的增重情况均为:T91钢＞EP823钢＞SIMP-5钢，因此，SIMP-5钢有最优异的高温抗氧化性能。合金元素硅的加入可以明显提高9～12％Cr铁素体/马氏体钢的高温抗氧化性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景

1．2 候选铁素体／马氏体钢的发展

1．3 9～12％Cr铁素体／马氏体钢的强化机制和合金化

1．3．1 9～12％Cr铁素体／马氏体钢的组织结构

1．3．2 9～12％Cr铁素体／马氏体钢的强化机制

1．3．3 新型高硅铁素体／马氏体钢中合金元素的作用

1．4 9～12％Cr铁素体／马氏体钢的高温退化机制

1．4．1 蠕变机制

1．4．2 9～12％Cr铁素体，马氏体钢长时高温下的组织演变

1．5 新型高Si铁素体／马氏体钢的研究思路

1．6 本论文的研究目的和研究内容

2 高Si铁素体／马氏体钢的显微组织与力学性能

2．1 引言

2．2 实验材料及方法

2．2．1 实验材料的成分设计

2．2．2 高Si铁素体／马氏体钢的制备

2．2．3 实验方法

2．3 实验结果和分析

2．3．1 相变点

2．3．2 微观组织结构

2．3．3 力学性能

2．3．4 断口形貌

2．4 讨论

2．4．1 δ铁素体对基体组织的影响

2．4．2 δ铁素体对强度的影响

2．4．3 δ铁素体的消除

2．5 小结

3 高Si铁素体／马氏体钢的高温抗氧化性能

3．1 引言

3．2 实验材料及方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验方法

3．3 三种铁素体／马氏体钢在1050℃恒温氧化试验

3．3．1 T91钢在1050℃恒温氧化1h后的组织

3．3．2 SIMP-5钢在1050℃恒温氧化1h后的组织

3．3．3 EP823钢在1050℃恒温氧化1h后的组织

3．4 高Si铁素体/马氏体钢650℃恒温条件下的抗氧化性能

3．4．1 650℃氧化增重曲线

3．4．2 650℃氧化膜表面形貌

3．5 高Si铁素体／马氏体钢在800℃恒温条件下的抗氧化性能

3．5．1 800℃氧化增重曲线

3．5．2 表面氧化物相分析

3．5．3 800℃氧化膜表面形貌

3．4 小结

4 结论

致谢

参考文献

附录