超超臨界汽輪機(jī)耐熱鋼設(shè)計及析出物研究.pdf

1、本論文通過Thermo-Calc熱力學(xué)軟件結(jié)合合金元素在鐵素體系耐熱鋼中的作用，設(shè)計650℃使用條件下的超超臨界汽輪機(jī)耐熱鋼的化學(xué)成分。根據(jù)設(shè)計化學(xué)成分進(jìn)行合金熔煉。通過熱膨脹儀測定材料的奧氏體轉(zhuǎn)變溫度和線膨脹系數(shù)，制定材料的熱處理工藝參數(shù)；通過對材料進(jìn)行不同溫度的熱處理，研究熱處理溫度對材料組織、力學(xué)性能的影響；詳細(xì)討論了δ鐵素體的形成因素，以及δ鐵素體和稀土的含量變化對材料力學(xué)性能的影響，并通過XRD、OM、SEM、TEM、EDS等

2、方法，對材料中析出物的類型、形貌特征、分布狀態(tài)等析出行為進(jìn)行了分析討論。
　　 研究結(jié)果表明：鐵素體系耐熱鋼中的穩(wěn)定相是α+MX+Laves+M23C6。分別采用W-Mo復(fù)合添加、C-N復(fù)合添加、V-Nb復(fù)合添加方法，控制析出相含量和δ鐵素體相的生成。
　　 通過對材料進(jìn)行1050℃、1100℃、1150℃正火和630℃-730℃五個不同等級的高溫回火，在不同的正火+高溫回火熱處理后，材料的組織均為板條馬氏體+δ鐵素體組

3、織，熱處理溫度對材料的微觀組織有很大影響。通過進(jìn)行力學(xué)性能測試，材料的抗拉強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)值，但沖擊性能較差；由于δ鐵素體能夠引起材料界面劣化，有助于裂紋的萌生和擴(kuò)展，引起材料脆化，隨著δ鐵素體含量的增加，材料的沖擊韌性顯著降低。
　　 新型鐵素體系耐熱鋼的最佳熱處理工藝為1050℃-1100℃正火、670℃-700℃回火，材料在該熱處理工藝條件下，能夠獲得優(yōu)良的板條馬氏體組織，最終獲得優(yōu)良的力學(xué)性能，經(jīng)能譜和選區(qū)電子衍射分析，材料

4、中的析出物主要有M23C6和MX兩種類型。M23C6型碳化物在原奧氏體晶界、板條馬氏體板條界、板條馬氏體內(nèi)部均有析出，在晶界和板條馬氏體板條界析出的Cr23C6呈圓粒狀或條鏈狀，而該位置生成的(Cr，F(xiàn)e)23C6呈短棒狀，在板條馬氏體內(nèi)部形成的Cr23C6，呈短棒狀，彌散分布在板條馬氏體內(nèi)；由V、Nb元素形成的MX碳化物或碳氮化物主要在板條馬氏體內(nèi)部析出，呈彌散分布狀態(tài)，起到釘扎位錯作用，增強(qiáng)材料強(qiáng)度和韌性。
　　 材料的線膨