發(fā)布時間：2018-03-23 05:09

  本文選題：馬氏體耐熱鋼　切入點：組織性能　出處：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超超臨界機組作為高效火力發(fā)電機組,有助于實現(xiàn)火力發(fā)電的節(jié)能減排,是目前世界各國大力發(fā)展的火力發(fā)電機組。超超臨界機組對材料的要求更高,其中末級葉片是超超臨界機組中的關(guān)鍵部件,主要采用馬氏體型耐熱鋼生產(chǎn)。目前,國內(nèi)尚不能自主生產(chǎn)高品質(zhì)超超臨界機組汽輪機末級葉片用馬氏體耐熱鋼,仍存在很多尚未突破的技術(shù)難題,如鍛造技術(shù)、熱處理技術(shù)、力學(xué)性能各向異性消除技術(shù)、低溫初性改善技術(shù)、δ鐵素體消除技術(shù)等,尚未掌握其綜合質(zhì)量控制技術(shù),限制了我國超超臨界機組的發(fā)展�；谏鲜霰尘�,國家"十二五" 863計劃提出超超臨界機組汽輪機末級葉片用馬氏體耐熱鋼開發(fā)項目。本文以600℃級超超臨界機組汽輪機末級葉片用鋼10Cr12Ni3Mo2VN為研究對象,圍繞組織性能作用機理和綜合質(zhì)量控制技術(shù)兩個主題,對馬氏體耐熱鋼中的幾個共性科學(xué)問題以及技術(shù)難點進(jìn)行系統(tǒng)研究,力求推動馬氏體耐熱鋼的進(jìn)一步發(fā)展,同時為超超臨界機組汽輪機末級葉片用馬氏體耐熱鋼的國產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)。通過對相變規(guī)律研究,明確了10Cr12Ni3Mo2VN鋼相變規(guī)律,測得相變溫度Ac1和Ac3分別約為750℃和925℃,δ鐵素體析出溫度約為1200℃,以及連續(xù)冷卻相變規(guī)律,冷速大于等于0.05℃/s時,奧氏體化后冷卻時僅發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。為鍛造工藝和熱處理工藝的制定和優(yōu)化提供理論依據(jù)。通過對熱處理工藝研究,明確了淬火和回火工藝對10Cr12Ni3Mo2VN鋼力學(xué)性能的影響規(guī)律,并提出優(yōu)化的熱處理工藝。此外對10Cr12Ni3Mo2VN鋼625℃回火脆性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)該回火脆性屬于不可逆回火脆性,可通過在更高溫度回火消除。明確了回火過程中各類析出相的析出規(guī)律,及其對力學(xué)性能的影響機理,揭示了625℃回火脆性是由于M23C6沿晶界和馬氏體板條界析出導(dǎo)致的。通過對10Cr12Ni3Mo2VN鋼低溫韌性的研究,明確了晶粒尺寸、大尺寸M23C6(直徑500nm以上)以及回火溫度是影響10Cr12Ni3Mo2VN鋼低溫韌性的主要因素。細(xì)化晶粒和提高回火溫度能夠顯著提高低溫韌性,而大尺寸M23C6則嚴(yán)重破壞低溫韌性,并揭示了晶粒尺寸和大尺寸M23C6對低溫韌性的作用機理。明確了10Cr12Ni3Mo2VN鋼低溫韌性達(dá)到FATT50≤-35℃要求的組織控制目標(biāo)。通過對10Cr12Ni3Mo2VN鋼力學(xué)性能各向異性研究,明確了力學(xué)性能各向異性是由組織中沿鍛材軸向分布的條帶狀δ鐵素體導(dǎo)致的,與其他析出相無關(guān),且熱處理工藝對力學(xué)性能各向異性影響不大。揭示了δ鐵素體對力學(xué)性能各向異性的作用機理,δ鐵素體通過促進(jìn)條帶狀脆性裂紋的產(chǎn)生降低鍛材橫向沖擊性能。明確了消除力學(xué)性能各向異性的關(guān)鍵是消除鍛材中條帶狀δ鐵素體。遍過熱模擬實驗對10Cr12Ni3Mo2VN鋼高溫變形行為研究,測得完全動態(tài)再結(jié)晶溫度約為1100℃,明確了高溫變形組織對熱處理后組織的遺傳性,以及變形溫度和變形量對組織的影響規(guī)律。揭示了10Cr12Ni3Mo2VN鋼在800℃的高溫拉伸脆性是由于高溫下晶界弱化,變形時晶界滑移產(chǎn)生沿晶裂紋導(dǎo)致,細(xì)化晶粒有助于改善高溫塑性。提出了采用高溫大變形工藝實現(xiàn)組織均勻化和細(xì)化的鍛造技術(shù)。研究表明室溫下鍛材中的δ鐵素體屬于非平衡相,是由于電渣錠化學(xué)成分顯微偏析造成的。鍛材中δ鐵素體難以通過熱處理工藝消除,電渣錠中δ鐵素體可通過高溫固溶減少,但固溶速率較低。研究發(fā)現(xiàn)高溫變形能夠顯著提高δ鐵素體的固溶速率,高溫變形通過增加δ鐵素體表面積和內(nèi)部晶界促進(jìn)6鐵素體固溶。提出了通過大變形后固溶提高δ鐵素體固溶速率的技術(shù),并提出了消除δ鐵素體的綜合控制技術(shù)。結(jié)合基礎(chǔ)特性和組織性能關(guān)系的研究,提出了高品質(zhì)10Cr12Ni3Mo2VN鋼包括熱變形工藝、熱處理工藝以及組織性能控制的綜合質(zhì)量控制技術(shù),并應(yīng)用于實際生產(chǎn),實現(xiàn)了無δ鐵素體、無各向異性、低溫韌性良好的高品質(zhì)10Cr12Ni3Mo2VN鋼國產(chǎn)化穩(wěn)定大生產(chǎn),以及葉片的制造和裝機使用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.1

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本文編號：1652014