-
摘要: 高铬耐热钢因其优异的高温蠕变性和热稳定性而常被用来作为火力发电厂和核电站等锅炉涡轮叶片材料。目前流行的高铬耐热钢通常含碳量为 0.1 wt%，此时耐热钢微观组织为马氏体相，根据材料成分的不同，马氏体呈现片状或板条状。本课题所研究的 P92高铬耐热钢其微观组织为板条马氏体，因此本论文从板条马氏体微观组织入手，利用金相显微镜、扫描电镜以及电子背散射衍射等表征技术从微观形貌和晶体结构两方面较系统地表征了P92钢的微观形貌，另外利用 XRD技术测量了不同含碳量合金钢的位错密度，考察了位错密度与显微硬度之间的关系。最后讨论了板条马氏体微观组织与强韧化机制之间的关系。 28636
- 上一篇：材料亚稳态转变的比容研究
- 下一篇：UG铝合金棒材正挤压成形工艺分析
毕业论文关键词 高铬耐热钢，微观组织，板条马氏体，位错密度
Title Microstructure and mechanical behavior in high Cr heat resistant steel
Abstract: High Cr heat resistant steels are often used as the blade of turbines in fuel electric plants and nuclear power stations as its excellent properties under high temperature creep. At present, the carbon content in the popular high Cr heat resistant steel is about 0.1 wt% , the microstructure of which is exact martensite phase. And the morphology of martensite exhibits plates or laths depending on the composition of alloys. The target material is P92 in this study and its microstructure is lath martensite. So this dissertation focus on the microstructure of lath martensite by employing different length scale characterization tools, such as optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM) and Electron Back-scattering Patterns (EBSD) to investigate its morphology and crystallography. On the other hand, the dislocation density of each alloys with different carbon contents were detected by the XRD technique and the relationship between the dislocation density and Vickers hardness. Finally, we discussed the effect of microstructure of lath martensite on the mechanical behavior of heat resistant steels.
Keywords High-chromium heat-resistant steel, microstructure, lath martensite, dislocation density
目次
1绪论1
1.1高铬耐热钢研究现状..1
1.2板条马氏体微观结构..6
1.3背散射衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）测量位错密度介绍9
1.4本课题研究意义和研究内容.11
2实验方法及步骤.12
2.1显微硬度测定.13
2.2微观组织观察.14
2.3位错密度测量.15
2.4EBSD微观组织观察..15
3实验结果及分析.17
3.1碳含量0.1%和0.2%的P92钢实验结果.17
3.2Fe-9Cr-C钢实验结果.18
3.3位错密度分析.22
结论..24
致谢..25
参考文献26
1 绪论 1.1 高铬耐热钢研究现状 近年来我国的石油、天然气和煤炭化石能源被更大幅度的开发石油精炼、煤的液化和气化、天然气处理等石油化工业的迅速发展，高标准新型材料不断投入市场，新型材料的热处理加工方式，大型的发电机组的投入国家电网、使用等因素共同推动提升了市场对大型中温容器装置的需求[1]。耐热钢技术因此得到快速的发展，其制备技术日趋成熟，并被更大规模的使用。 现如今，调研市场可以发现几乎所有工业商业用耐热钢中都富含铬元素，铬元素被添加到结构用钢和工具用钢中能显著提高材料本身的强度、硬度和耐磨性等指标，但缺点是其会降低材料的塑性能力和屈服极限。铬元素还能有效提高钢材对氧化的抗性和耐腐蚀性，因而是当前不锈钢、耐热钢中的重要添加合金元素[2]。 铬元素使耐热钢强化的原因之一是铬元素是中强碳化物形成元素，在催化作用下其能够置换一部分的铁元素形成合金渗碳体，这种渗碳体可以增强基体的稳定性。另外，还有一部分的铬元素能融入到基体的铁素体当中，产生固溶体，强化提高基体的硬度和强度。当铬元素含量百分比低时会有铬的合金渗碳体形成，当铬元素含量增加时，钢材中的碳化物逐渐变为Cr23C6以及Cr7C3。另外，铬元素处于奥氏体组织中扩散速率慢，能够有效阻碍碳元素的扩散，因而能够提高基体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变动力学曲线即C曲线向右侧移动，导致材料的临界冷却速度降低，自身淬透性提高。除此之外，铬也能使相变温度降低，从而可在较低的温度环境下使碳化物析出，细化碳化物和晶粒组织。合金耐热钢材在铬元素含量百分比高时，还会使其中的碳化物具有均匀分散分布的趋势。铬元素还能提高钢的整体强度，在硬度和强度相同的条件下测试，化学成分含有铬元素的钢比普通碳钢塑形更高。最后，铬元素有使残余奥氏体成分含量增加的趋势，铬元素合金化理论已经在高速钢中得到证明和实践应用，当铬元素达到一定含量时淬火钢中残留奥氏体百分比将大幅度增加。综上所述，耐热钢中添加合理含量的铬元素，能够增强其性能，也是目前耐热钢的普遍添加元素，高铬耐热钢已经在现实使用中证明了其性能的优秀。