鈮對(duì)煉鎂還原反應(yīng)器用奧氏體耐熱鋼組織及性能的影響.pdf

1、目前，全球80％以上的商品原鎂是我國通過外熱硅熱法生產(chǎn)。煉鎂還原反應(yīng)器是硅熱法煉鎂重要的部件，也是原鎂生產(chǎn)最為主要的成本構(gòu)成之一。目前煉鎂還原反應(yīng)器的主流材質(zhì)為奧氏體耐熱鋼，但傳統(tǒng)的反應(yīng)器用奧氏體耐熱鋼高溫性能較差，易產(chǎn)生蠕變失穩(wěn)及熱疲勞開裂破壞，使用壽命較短，大幅增加原鎂冶煉成本。因此，開發(fā)新型的反應(yīng)器用奧氏體耐熱鋼，對(duì)降低原鎂的冶煉成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
　　本論文在ZG35Cr26Ni8NRE的基礎(chǔ)上添加合金元

2、素鈮，重點(diǎn)探究了鈮含量對(duì)煉鎂還原反應(yīng)器用耐熱鋼微觀組織、常規(guī)力學(xué)性能、高溫抗氧化性能、抗熱疲勞性能和高溫抗蠕變性能的影響；利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡及其附帶的能譜儀探究了Nb元素含量對(duì)其組織和性能的影響機(jī)理，主要研究結(jié)果如下：
　　未添加Nb元素的耐熱鋼基體組織為奧氏體＋第二相，奧氏體晶粒比較粗大，晶界分布大量鏈狀碳化物，晶內(nèi)分布大量骨骼狀碳化物，碳化物類型主要為M23C6型和M7C3型，其中M主要為Cr、Fe和

3、Mn；添加Nb元素后的耐熱鋼基體組織不變，但奧氏體晶粒明顯細(xì)化，晶粒細(xì)化程度隨Nb含量增加而提高，碳化物除M23C6型和M7C3型外，還出現(xiàn)片狀的NbC、NbN和Nb2CN，這類碳化物的數(shù)量隨 Nb含量的增加逐漸增多，但當(dāng)鈮含量達(dá)到1.5%時(shí)，組織中各類碳化物出現(xiàn)長(zhǎng)大粘連的現(xiàn)象。
　　在1000℃和1200℃條件下，Nb元素的添加對(duì)抗氧化性是不利的，隨著Nb含量的增加，耐熱鋼的抗氧化性逐漸下降，并且隨著溫度升高，抗氧化性能下降越顯

4、著。1000℃×150 h高溫氧化試驗(yàn)后，未添加Nb元素的耐熱鋼為完全抗氧化的，添加Nb元素的耐熱鋼為抗氧化的；1200℃×150 h高溫氧化試驗(yàn)后，未添加Nb元素的耐熱鋼為弱抗氧化的，添加Nb元素的耐熱鋼為不抗氧化的。
　　在熱疲勞上限溫度為1200℃條件下，循環(huán)150次后，耐熱鋼的抗熱疲勞性能隨Nb元素含量的增加呈先提升后降低的趨勢(shì)，未添加Nb元素的耐熱鋼熱疲勞裂紋最長(zhǎng)，為7.321 mm；添加1.0%Nb的耐熱鋼熱疲勞裂紋最

5、短，為5.221 mm。熱疲勞試驗(yàn)后，耐熱鋼組織中 M23C6型碳化物長(zhǎng)大粗化，而 MC型碳化物則彌散細(xì)小的分布在基體中。
　　在外加載荷為20 MPa、溫度為1000℃的條件下，耐熱鋼的高溫抗蠕變性能隨 Nb含量增加逐漸降低。加載80 h后，未添加 Nb元素的耐熱鋼延伸率為0.4365%；添加0.5%Nb的耐熱鋼延伸率為0.4925%；添加1.0%Nb的耐熱鋼延伸率為4.726%，宏觀出現(xiàn)明顯伸長(zhǎng)但無頸縮；添加1.5%Nb的耐熱