新型高Cr铁素体耐热钢热变形行为研究

摘要

高Cr铁素体耐热钢具有优异的高温性能和蠕变性能,还有热导率良好、热膨胀系数低以及性价比高等优点。因此,高Cr铁素体耐热钢已经在目前的火力发电站中得到了广泛应用。不过由于近年来能源短缺和环境污染等问题越来越严重,提高电厂的热效率势在必行。这就对高Cr铁素体耐热钢的性能提出了更高的要求。
　　本文的主要目的是制定高Cr铁素体耐热钢的形变热处理工艺。主要通过热模拟实验,对新型高Cr铁素体耐热钢奥氏体的热变形行为进行了充分研究。通过对不同条件下的组织性能分析,并结合沉淀相析出行为,初步确定了高Cr铁素体耐热钢有效的形变热处理工艺。具体结论如下:
　　(1)在奥氏体再结晶区变形时,发生动态再结晶需要达到一定的条件。提高变形温度、加大变形量和加快变形速率都有利于促进动态再结晶的进行。变形量越大、变形速率越大,动态再结晶晶粒尺寸越细小。奥氏体再结晶区变形还会对马氏体相变有一定的影响。变形量越大越能够促进马氏体相变的进行,马氏体板条越细小。变形速率对马氏体转变开始温度影响不大,但是高的变形速率同样可以细化马氏体板条。
　　(2)在奥氏体未再结晶区变形时,随着变形量的增加,组织的晶粒变形越严重,硬度值也跟着升高,不过组织形貌和硬度值分布都不均匀。经过短时间弛豫过程,钢中的组织趋于稳定,硬度值有所降低。但是当弛豫时间较长时,硬度值反而有一定的提高,这时观察到组织中会发生了铁素体相变。这是由于钢中析出的M3C相在弛豫过程中会发生溶解和分解,C原子同合金元素形成了MX沉淀相,从而增加了基体中Fe的含量,形变时还造成了大量的铁素体形核点最终导致发生铁素体相变。大量析出的MX沉淀相起到了沉淀强化的作用,提高了组织性能。
　　(3)高Cr铁素体耐热钢在正火+回火处理后主要析出M23C6沉淀,随着回火的进行,M23C6相会逐渐球化,并聚集长大;在奥氏体再结晶区变形后,钢中析出的沉淀相主要是M3C相;在奥氏体未再结晶区变形后,除了有M3C相析出外,还有少量的M23C6和MX型沉淀,但是含量很少。因此,要想提高钢的性能就要促进组织中大量析出 MX型沉淀,所以形变热处理工艺中,在奥氏体未再结晶区变形结束后进行较长时间的弛豫过程很有必要。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 高Cr铁素体耐热钢简介

1.3 形变热处理工艺简介

1.4 形变热处理工艺在铁素体耐热钢中的应用

1.5 本文主要研究内容

第二章 奥氏体再结晶区变形行为研究

2.1 引言

2.2 实验方法

2.3 实验结果和讨论

2.4 动态再结晶动力学

2.5变形量和变形速率对马氏体相变的影响

2.6 本章小结

第三章 奥氏体未再结晶区变形行为研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 实验结果和讨论

3.4 不同热处理工艺下钢中的沉淀析出

3.5 本章小结

第四章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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