W含量对Sanicro25钢组织和性能的影响

论文摘要

随着全球控制二氧化碳排放压力的日益增加,提高燃煤火电机组效率减少煤碳使用量,降低二氧化碳排放量已经成为了火力发电技术的关键。高参数超（超）临界火力发电技术是降低煤碳消耗,减少二氧化碳排放量的有效手段。Sanicro25钢是用于制造电站锅炉过热器（或再热器）的一种新型奥氏体耐热钢。该钢中,W不但起着固溶强化的作用,而且对析出相的析出规律和热变形行为有影响,因此本文针对W含量对Sanicro25钢的作用开展研究。本文采用Thermo-Calc热力学软件计算与实验相结合的方法,研究了钢中的重要析出相及各相含量,讨论了各元素含量变化对析出相的影响,700℃时Sanicro25钢中的析出相有M23C6碳化物、Laves相、σ相和Z相。M23C6碳化物主要由Cr、Fe、W、Co和C、N组成,其中Cr是主要组成元素,含量约占70.8%,其次是W,约占14.8%。Z相主要由Nb、Cr、N组成,其中Cr含量占26.5%,Nb含量占58.2%,N占11.7%。σ相主要由Fe、Cr、Ni等元素组成,Cr是主要的合金元素,含量为43.3%,其次是Fe,含量为33.3%。增加钢中W和C含量可以增加M23C6的析出量及回溶温度,Cr和Co含量对M23C6的析出量没有明显影响。Cr含量越低W含量越高,Laves相的回溶温度越高,析出量越大。Cr、N含量越低,Nb含量越高,MX相的析出量越高。Nb含量越高,N含量越低,Z相的析出量越大。W、Cr含量越高,σ相析出量越大,回溶温度越高。通过扫描电镜和透射电镜对钢中的析出相进行了研究,经过透射可以观察到的析出相有M23C6相、富Cu相。通过热压缩实验对W含量1.81%和3.87%的Sanicro25钢的热变形行为进行研究,研究结果表明：对不同W含量Sanicro25实验钢,峰值应力随着变形速率的增加而明显增加,随着变形温度的升高而降低。高钨实验钢的峰值应力明显高于低钨实验钢,高钨实验钢比低钨实验钢具有更高的热变形抗力,高钨实验钢的热变形激活能高于低钨实验钢。通过研究同样得到不同W含量实验钢的动态再结晶组织和热加工图,给出了最佳热加工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 超（超）临界机组的发展
• 1.1.2 超（超）临界用钢的发展
• 1.2 奥氏体耐热钢的发展及主要失效形式
• 1.2.1 奥氏体耐热钢的发展
• 1.2.2 奥氏体耐热钢的主要失效形式
• 1.3 Sanicro25钢的特点及合金化原理
• 1.3.1 Sanicro25钢的特点
• 1.3.2 Sanicro25钢的强化机制
• 1.3.3 Sanicro25钢中重要元素的合金化特点
• 1.3.4 Sanicro25钢中重要的析出相
• 1.4 金属材料的热变形行为及其研究方法
• 1.4.1 金属材料再结晶行为的研究
• 1.4.2 变形条件对应力-应变曲线的影响
• 1.4.3 金属材料的热变形本构方程
• 1.4.4 热加工图
• 1.5 研究目的及主要研究内容
• 第二章 实验材料及研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 Sanicro25钢中析出相的热力学计算
• 2.2.2 Sanicro25的热压缩试验
• 2.2.3 Sanicro25钢的显微组织分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 Sanicro25钢中析出相的热力学计算
• 3.1 Sanicro25钢中主要析出相及影响元素
• 3.1.1 Sanicro25钢种主要析出相
• 3.1.2 Sanicro25钢主要析出相组成
• 3.2 Sanicro25钢中各元素对析出相的影响
• 3.2.1 Co、W、Cr、C对M23C6的影响
• 3.2.2 W、Cr对Laves相的影响
• 3.2.3 Nb、C、Cr、N对MX相的影响
• 3.2.4 W、Cr对σ相的影响
• 3.2.5 Nb、Cr、N对Z相的影响
• 3.3 Sanicro25钢中析出相的形貌分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 Sanicro25钢热变形行为的研究
• 4.1 低钨Sanicro25钢热变形行为的研究
• 4.1.1 变形温度对低钨Sanicro25钢应力-应变曲线的影响
• 4.1.2 应变速率对低钨Sanicro25钢的应力-应变曲线的影响
• 4.1.3 变形条件对低钨Sanicro25钢峰值应力和峰值应变的影响
• 4.1.4 低钨Sanicro25钢不同变形条件下的变形抗力
• 4.1.5 低钨Sanicro25钢的热变形方程
• 4.1.6 低钨Sanicro25钢Z参数与峰值应力的关系
• 4.1.7 低钨Sanicro25钢Z参数与微观组织的对应关系
• 4.1.8 变形条件对低钨Sanicro25钢显微组织的影响
• 4.1.9 低钨Sanicro25钢的热加工图及金相组织
• 4.2 高钨Sanicro25钢的高温流变行为的研究
• 4.2.1 变形温度对高钨Sanicro25钢应力-应变曲线的影响
• 4.2.2 变形速率对高钨Sanicro25钢应力-应变曲线的影响
• 4.2.3 高钨Sanicro25钢不同变形条件下的变形抗力
• 4.2.4 变形条件对高钨Sanicro25钢对峰值应力和峰值应变的影响
• 4.2.5 高钨Sanicro25钢的热变形方程
• 4.2.6 高钨Sanicro25钢Z参数与金相组织之间的关系
• 4.2.7 Sanicro25钢的热加工图
• 4.3 钨对热变形行为的影响
• 4.3.1 低高钨实验钢变形温度对应力-应变曲线对比
• 4.3.2 低高钨实验钢变形速率对应力-应变曲线对比
• 4.3.3 低高钨实验钢不同变形条件下的变形抗力的对比
• 4.3.4 低高钨实验钢热变形方程的对比
• 4.3.5 低高钨实验钢的功率耗散对比图
• 4.3.6 低高钨实验钢热加工对比图
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表论文