低合金耐热钢WB36合金强化机理的EET计算研究

摘要

本文采用“固体与分子经验电子理论”(EET)，计算了WB36(15NiCuMoNb5)钢正火（贝氏体+铁素体）和高温回火（索氏体）后的不同微观组织特征相的电子结构参数统计值，从电子层次讨论了不同合金元素对WB36钢固溶强化及界面强化的影响效果，在此基础上计算了WB36钢高温回火后的力学性能。结果表明:高温回火索氏体中间隙固溶结构α-Fe-C-(M)的n'A明显大于置换固溶结构α-Fe-M，间隙固溶结构的固溶强化效果相对明显，其中Nb合金元素的相结构因子n'A最大。界面强化中析出强化贡献最多，不同合金元素对界面强化因子(Δρ')影响不明显;力学性能计算结果表明，对于两种强化机制来说Si、Mn、Ni和Cu合金元素对抗拉强度的影响较大，Cr、Mo和Nb的影响较小，高温回火后材料抗拉强度结果(720.79076MPa)与实验值相对误差为6.0％;Si、Mn、Ni和Cu合金元素对伸长率的影响较大，Cr、Mo和Nb的影响较小，伸长率结果(27.05621％)与实验值相对误差为2.1％;Mn、Ni和Cu合金元素对冲击功的影响较大，Si、Cr、Mo和Nb的影响较小，冲击功结果(256.42214J)与实验值相对误差为7.3％。计算结果与实验值符合较好。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 特种钢介绍

1．2 锅炉管用耐热钢简介

1．3 WB36钢简介

1．3．1 WB36钢的化学成分

1．3．2 WB36钢的热处理方法及显微组织分析

1．3．3 WB36钢的物理性能及力学性能

1．4 EET的发展及其现状

1．5 EET方法优缺点

1．6 本文研究目的及意义

2 计算方法简介

2．1 EET理论的4个基本假设

2．1．1 分子和固体中原子状态的假定

2．1．2 不连续状态杂化的假定

2．1．3 键距的假定

2．1．4 等效价电子的假定

2．2 键距差方法(BLD法)

2．2．1 BLD概况介绍

2．2．2 键距差方法

3 WB36钢回火微观组织电子结构参数的计算

3．1．1 α-Fe-C的晶体结构

3．1．2 实验键距、等同键距及共价键络

3．1．3 电子分布nα和原子状态组数σ

3．2 本文所需其他结构单元简介

3．2．2 α-Fe-M结构单元

3．2．3 γ-Fe结构单元

3．2．4 γ-Fe-M结构单元

3．2．5 γ-Fe-C结构单元

3．2．6 γ-Fe-C-M结构单元

3．2．7 α-Fe-C-M结构单元

3．2．8 ε-[Fe(M)]3C结构单元

3．2．9 θ-[Fe(M)]3C结构单元

3．2．10 各类结构单元相结构因子的计算结果

3．3 界面电子密度差的计算

3．3．1 α-Fe-C(110)面电子密度计算

3．3．3 电子密度差ΔρmA／B(lmn)／(uvw)计算

3．3．4 电子密度差Δρα'-Fe／M-Fe-C(110)／(110)计算

3．3．6 本文所需各界面电子密度差计算结果

3．4 微观组织特征相分析

3．4．1 正火微观组织特征相分析

3．4．2 高温回火微观组织特征相分析

3．5 微观组织相界面分析

3．5．1 正火微观组织相界面分析

3．5．2 高温回火微观组织相界面分析

4 结构单元权重计算

4．1 强化权重计算

4．1．1 正火产物权重计算

4．1．2 高温回火产物权重计算

4．2 强化系数计算

4．2．1 固溶强化系数计算

4．2．2 界面强化系数计算

5 高温回火后力学性能计算

5．1 贝氏体部分抗拉强度计算

5．1．1 析出强化的强度增量计算

5．1．2 间隙固溶强化的强度增量计算

5．1．3 置换固溶强化的强度增量计算

5．1．4 高温回火转变产物强度计算

5．2 贝氏体部分伸长率计算

5．2．1 析出相结构的伸长率计算

5．2．2 置换固溶结构的伸长率计算

5．2．3 高温回火转变产物伸长率计算

5．3．1 析出相结构的冲击功计算

5．3．2 置换固溶结构的冲击功计算

5．3．3 σN值对置换固溶结构冲击功的影响

5．3．4 高温回火转变产物冲击功计算

5．4 铁素体部分抗拉强度计算

5．4．1 析出强化的强度增量计算

5．4．2 间隙固溶强化的强度增量计算

5．4．3 置换固溶强化的强度增量计算

5．4．4 高温回火转变产物强度计算

5．5 铁素体部分伸长率计算

5．5．1 析出相结构的伸长率计算

5．5．2 高温回火转变产物伸长率计算

5．6 铁素体部分冲击功计算

5．6．1 析出相结构的冲击功计算

5．6．2 高温回火转变产物冲击功计算

5．7 计算值与实际值相对误差计算

6 结论

参考文献

作者简历

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