形变热处理对00Cr16Ni16晶粒形态及性能影响研究

论文摘要

2006年,中国奥氏体不锈钢和耐热钢产量已占到世界同类型钢产量的30%,并以每年148万吨的速度增产。燃气轮机机组螺栓钢材料00Cr16Ni16是一种性能特殊、使用量大的一种新型奥氏体耐热钢,该材料使用要求为能够超长时间（≥3×104h）在600℃条件下受力使用,具备较高的室温机械性能和良好的高温力学性能,抗蠕变能力强。本论文针对国产00Cr16Ni16耐热钢的形变热处理工艺与材料晶粒形态及力学性能等关系进行研究试验,提出00Cr16Ni16钢机械性能与热加工形变量、加热温度等参数的对应关系,并从晶粒形态及组织的角度对该材料性能提高与热加工的作用进行了解释,获得了较好的效果。00Cr16Ni16耐热钢1100℃形变热处理,使碳化物完全溶解,晶粒度保持在较高水平。钢中Cr、Mo、Ni、Nb含量较高,容易析出碳化物和金属化合物,对形变强化过程起主导作用。形变量50～70%,晶界上出现大量细小弥散析出碳化铌颗粒,晶粒边界较圆滑,晶粒中位错密度较低,材料抗拉强度590～650MPm1100℃形变+时效,试样晶界清晰,呈多边形,材料强度比一般热处理提高3%。850℃形变引进位错的数量比1100℃形变高出约2个数量级,形变后时效处理使大量位错聚集在碳化铌周围并被碳化铌钉扎,形成位错发团;材料在850℃形变过程中,大部分未溶解的碳化铌、碳化铬、碳化铝阻碍滑移,降低了钢的塑性,增加了钢强度,材料性能比1100℃形变性能提高10%左右。论文试验还选择1100℃×1h+50%形变+水冷工艺的试样和850℃+50%形变+空冷+760℃×2h时效工艺试样进行高温瞬时拉伸强度对比试验。分析试验结果发现:850℃+50%形变+空冷+760℃×2h时效工艺试样比1100℃×1h+50%形变+水冷工艺试样在600℃高温瞬时抗拉强度增加了约5%。00Cr16Ni16奥氏体钢1100℃形变热处理试样和850℃形变热处理试样的拉伸试验和金相试验结果说明:850℃+50%形变+空冷+760℃×2h时效工艺试样是得到00Cr16Ni16奥氏体材料＞650MPa的室温拉伸强度,同时又能达到在600℃时较高的高温强度的要求,工艺适应性宽,工艺质量优良。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 奥氏体钢的发展过程和无相变钢的判断依据
• 1.1.1 奥氏体钢的发展过程
• 1.1.2 无相变奥氏体钢的判断依据
• 1.2 耐热、不锈钢强化工艺研究现状
• 1.2.1 高温固溶强化工艺
• 1.2.2 形变热处理强化工艺研究现状
• 1.2.2.1 奥氏体钢高温形变强化工艺研究现状
• 1.2.2.2 奥氏体钢中温形变强化工艺发展现状
• 1.3 奥氏体钢形变热处理微观强化机制模型研究现状
• 1.4 奥氏体钢晶界形态对性能的影响
• 1.5 本课题研究目的及意义
• 第二章 00Cr16Ni16奥氏体钢的强化工艺理论及晶界形态理论
• 2.1 00Cr16Ni16奥氏体钢的化学成分及合金化意义
• 2.1.1 00Cr16Ni16奥氏体钢化学成分
• 2.1.2 00Cr16Ni16奥氏体钢合金化意义
• 2.2 00Cr16Ni16奥氏体钢形变强化工艺研究
• 2.2.1 00Cr16Ni16钢中温形变强化模型设计
• 2.2.2 00Cr16Ni16奥氏体钢高温形变强化工艺机理
• 2.2.3 00Cr16Ni16奥氏体钢热处理工艺机理
• 第三章 00Cr16Ni16奥氏体钢的试验研究
• 3.1 试验的主要设备与仪器
• 3.2 00Cr16Ni16奥氏体钢强化工艺试验设计
• 3.2.1 00Cr16Ni16奥氏体钢1100℃形变强化工艺试验设计
• 3.2.2 00Cr16Ni16奥氏体钢850℃形变强化工艺试验设计
• 3.3 00Cr16Ni16奥氏体钢室温拉伸和高温瞬时拉伸试验
• 3.4 00Cr16Ni16奥氏体钢晶界形态观察试验
• 第四章 00Cr16Ni16奥氏体钢试验数据分析与讨论
• 4.1 1100℃形变处理试样室温拉伸试验数据分析及金相观察与分析
• 4.1.1 室温拉伸试验数据分析
• 4.1.2 金相观察与分析
• 4.2 850℃形变处理试样室温拉伸试验数据分析、金相观察与分析、能谱分析
• 4.2.1 室温拉伸试验数据分析
• 4.2.2 金相观察与分析
• 4.2.3 能谱分析
• 4.3 高温瞬时拉伸试验数据与分析
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 5.1 1100℃形变工艺分析
• 5.2 850℃形变+时效工艺分析
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文