抗高温冲蚀磨损合金组织与性能的研究

论文摘要

随着循环流化床锅炉在我国的广泛应用，其高温工况条件下工件的腐蚀磨损问题表现越来越突出，成为亟待解决的问题。本文通过调研循环流化床锅炉的特点和工况条件；以热电偶保护套管为主要研究对象，分析循环流化床热电偶保护套管的失效机理；调研国内外耐热钢和循环流化床用热电偶保护套管材料的发展和研究现状；分析合金元素在高温耐磨钢中的作用及其对钢组织和性能的影响；在此基础上，自行设计出几组抗高温冲蚀合金材料。采用中频感应熔炼技术制得了均匀、致密的耐高温冲蚀合金材料，并对其进行相应的热处理。运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜等现代分析手段研究材料的微观结构，并进行抗高温氧化性、硬度、高温磨损等性能测试。试验结果表明，所设计的抗高温冲蚀材料的的铸态组织为奥氏体+少量铁素体+一次碳化物，一次碳化物相对非常粗大，呈网状分布在奥氏体晶界上；固溶态组织中，枝晶组织明显减轻，晶界原析出相呈断续链状，一次碳化物发生部分溶解；固溶+时效后的组织为奥氏体+少量铁素体+一次碳化物+二次碳化物。二次碳化物均匀弥散分布在奥氏体中，它是在固溶和高温时效处理过程中，从奥氏体中析出的细小碳化物。材料850℃和950℃下完全抗氧化。材料中添加适量的稀土元素可提高其抗氧化性能、硬度、改善其抗磨性能、细化晶粒、提高材料力学性能。高温冲蚀磨损试验表明，材料的冲蚀磨损行为表现为塑性冲蚀磨损。几种材料均具有比较高的抗高温冲蚀性能，其中9号材料抗高温冲蚀性能最理想。6号材料的时效态和9号材料铸态具有优异的综合力学性能和抗高温热冲蚀性能，能够长期使用在的环境下，可解决循环流化床热电偶保护套管因高温冲蚀磨损而过早失效问题。采用该合金材料试生产的循环流化床热电偶保护套管在山东华聚能源公司南屯电厂获得良好的应用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 循环流化床锅炉测温产品的研究现状
• 1.3 循环流化床锅炉对热电偶保护套管的特殊要求
• 1.4 热电偶保护套管失效分析
• 1.5 新型耐热钢的研究及应用
• 1.6 论文的主要工作和研究内容
• 2 试验材料和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 3 显微组织观察及分析
• 3.1 组织形貌分析
• 3.2 相组成分析
• 4 高温抗氧化性试验结果及分析
• 4.1 金属的高温氧化原理
• 4.2 高温抗氧化性试验结果
• 4.3 氧化动力学分析
• 5 硬度与耐磨性试验结果及分析
• 5.1 硬度试验
• 5.2 耐磨性试验
• 6 工业应用及市场和经济效益分析
• 6.1 工业性应用
• 6.2 市场及经济性分析
• 7 结论
• 8 创新点及对今后工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 详细摘要