【摘要】：蒸汽發(fā)生器傳熱管作為超(超)臨界火電機(jī)組關(guān)鍵部件,其使用溫度高達(dá)600℃以上,對(duì)鋼的持久蠕變性能、抗腐蝕性能、熱疲勞性能、冷熱成形性能及焊接性能提出了極高的要求。鐵素體耐熱鋼成本較低,但使用溫度低于600℃,鎳基合金高溫性能優(yōu)良,但價(jià)格昂貴,一般僅用于700℃以上的機(jī)組中。本課題組通過多年研究奧氏體鋼的經(jīng)驗(yàn),利用多元復(fù)合強(qiáng)化原理,在Cr-Ni奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上優(yōu)化Ti、N、Cu含量或Al、Nb、Ni含量等,開發(fā)了兩個(gè)系列的奧氏體耐熱鋼。本研究選取了其中兩個(gè)高溫性能優(yōu)良的H1與H2鋼種,主要研究其穿管后管材的常溫力學(xué)性能與熱疲勞性能,并與800H鋼進(jìn)行比較。通過研究得到以下結(jié)論:(1)對(duì)穿管后的實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行常溫力學(xué)性能分析,H1、H2和800H鋼均為單一的奧氏體組織,H1實(shí)驗(yàn)鋼中晶粒細(xì)小且存在孿晶,800H實(shí)驗(yàn)鋼中晶粒較粗大也含有孿晶,H2實(shí)驗(yàn)鋼晶粒最大,室溫下的硬度分別是206.1HV、169.1HV、194.7HV;H1和H2實(shí)驗(yàn)鋼的拉伸斷裂是韌性斷裂,800H是剪切斷裂,抗拉強(qiáng)度分別為646.5MPa、560.7MPa、547.5MPa,H1斷口上未發(fā)現(xiàn)夾雜物,H2和800H斷口上存在夾雜物;同等沖擊條件下,H1實(shí)驗(yàn)鋼未被沖斷,H2和800H實(shí)驗(yàn)鋼都被沖斷,三種實(shí)驗(yàn)鋼的沖擊斷裂都屬于塑性斷裂,沖擊吸收能量分別是231.5J、171.2J、140.7J。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明H1的綜合力學(xué)性能相對(duì)較好,800H鋼相對(duì)弱些。(2)熱疲勞試驗(yàn)中,隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高,裂紋萌生時(shí)間縮短,H1的裂紋萌生時(shí)間最長(zhǎng),800H的萌生時(shí)間最短;裂紋優(yōu)先在V型缺口處萌生,隨著溫度升高,晶界也成為裂紋源。同時(shí),裂紋的擴(kuò)展以沿晶擴(kuò)展為主,在實(shí)驗(yàn)溫度較低時(shí),部分裂紋也會(huì)穿晶擴(kuò)展;裂紋的擴(kuò)展速度隨溫度升高而加快,H1的擴(kuò)展速率最小,800H的擴(kuò)展速率最大。(3)經(jīng)過對(duì)三種實(shí)驗(yàn)鋼中晶界處的析出物與氧化物分析,其析出物主要是(Cr,Fe)23C6等碳化物和氧化物主要是Cr2O3等,這些析出物與氧化物會(huì)影響基體的韌性和晶界結(jié)合力,導(dǎo)致裂紋容易在晶界處萌生和擴(kuò)展。在熱疲勞試驗(yàn)之后,其組織仍為單一的奧氏體組織,表面的顯微硬度較初始硬度都高出11%以上,實(shí)驗(yàn)溫度越低,硬化效果越明顯。同時(shí),在高溫回復(fù)條件下,隨著上限溫度的增加實(shí)驗(yàn)鋼硬度有所降低。
【圖文】：

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文中的作用鐵素體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)，所以對(duì)于 Cr 元氏體形成元素（如：Mn，Ni，N）來穩(wěn)定奧氏σ 相）的含量會(huì)隨著 Cr 含量的增加而增加[28]，C 等[29-30]，也會(huì)與碳元素生成碳化物如23 6Cr C 、C基體結(jié)合能并影響實(shí)驗(yàn)鋼的耐腐蝕性能和塑性[鉻對(duì)于鋼的突出作用，這是因?yàn)椴牧媳砻鏁?huì)生體不銹鋼能夠起到不被腐蝕的作用。將不同鉻含 含量的變化對(duì)鋼耐腐蝕率的影響圖。從圖中的曲鋼的耐腐蝕性能明顯增大。

圖 1.2 氮含量與奧氏體鋼強(qiáng)度的關(guān)系Relationship between nitrogen content and strength of auste史及進(jìn)展很多種方式，根據(jù)材料的受力方式不同，可以分熱不同溫度的循環(huán)變化時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼局部會(huì)受到循上表現(xiàn)出疲勞裂紋現(xiàn)象，稱為熱疲勞[51]。Duhamel 就開始研究材料在受到冷熱循環(huán)影響的條件有限未能分析的很全面，但他根據(jù)合金的受0 年代，Wohler 等人根據(jù)火車軸承受到循環(huán)熱應(yīng)了應(yīng)力-疲勞壽命關(guān)系[52]。Gerber 一直致力于分響，得到了此二者間的理論關(guān)系[53]。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702040