奥氏体耐热钢HR3C的显微组织和力学性能研究

摘要

经熔炼和热加工得到厚度为12mm的奥氏体耐热钢HR3C钢板，利用扫描电镜、背散射电子衍射、X射线衍射、透射电镜、硬度测试和蠕变试验等方法研究了不同热处理工艺对奥氏体耐热钢HR3C显微组织和力学性能的影响，得到如下结论：
　　HR3C钢经1150、1200和1250℃保温1h后水冷固溶处理后的组织为奥氏体基体上分布着粗大的NbCrN（即Z-相）颗粒，其数量随固溶处理温度的升高而减少；1150℃较低温度固溶处理后晶粒中位错密度较高，随着固溶处理温度的升高，晶粒不断长大，晶粒内部的位错密度减少。HR3C钢的硬度随固溶处理温度的升高而降低。
　　固溶处理后的HR3C钢在650-950℃短期时效1h，在奥氏体晶界上析出了M23C6型碳化物；在800~900℃范围内时效1h后，在晶粒内部析出纳米尺寸的Z-相，随固溶处理温度的升高，纳米尺寸Z-相析出的密度越高。1150℃固溶处理的HR3C钢由于晶粒内部存在高密度的位错，在650-950℃短期时效过程中晶粒发生再结晶，晶粒大小出现异常变化。在650-1050℃短期时效的过程中，固溶处理后的HR3C钢的硬度随短期时效温度的升高先降低后升高，在850℃时达到最大值，硬度变化与纳米尺寸Z-相的析出强化有关。
　　1250℃固溶处理后的HR3C钢在650℃长期时效过程中，在晶界处析出M23C6型碳化物，随着时效时间的延长， M23C6型碳化物逐渐长大并沿晶界由断续到连续分布；650℃长期时效860h后，在基体内析出高密度纳米尺寸Z-相；时效1900h后，在晶粒内部出现须状析出物，透射电镜高倍观察发现这些须状析出物是许多纳米尺寸颗粒的聚集成的须状团簇。HR3C钢经1250℃固溶处理和850℃时效1h后的析出纳米尺寸Z-相稳定性高，在650℃长期时效过程中随时间的延长几乎不长大。由于纳米Z-相的弥散强化作用，HR3C钢的硬度随着时效时间的延长而增大。
　　700℃/218MPa条件下的蠕变试验结果显示HR3C钢的蠕变断裂方式为沿晶断裂；850℃短期时效1h后的HR3C钢因晶界处析出的M23C6型碳化物的影响，蠕变性能较1250℃固溶处理态降低。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2超超临界机组概述

1.3 超超临界机组用新型耐热钢简介

1.4 耐热钢基本性能要求

1.5 奥氏体耐热钢HR3C的研究现状

1.6 奥氏体耐热钢HR3C的应用及发展方向

1.7本文的研究内容和创新之处

第二章 实验材料和研究方法

2.1 实验材料

2.2 显微组织分析方法

2. 3 力学性能测试

第三章 固溶处理后 HR3C钢的组织和性能

3.1实验结果与分析

3.2 小结

第四章 短期时效对HR3C钢显微组织的影响

4.1 实验结果与分析

4.2小结

第五章 650℃长期时效后HR3C钢的显微组织

5.1 实验结果与分析

5.2 小结

第六章 HR3C 钢的高温力学性能

6.1实验结果

6. 2讨论

6.3小结

第七章 结 论

参考文献

在学期间公开发表论文、专利及著作情况

致谢