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ZG12Cr22Ni12耐热钢组织及热强性研究

作　者: 杜青
导　师: 赵成志
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料加工工程
关键词: ZG12Cr22Ni12耐热钢高温氧化高温短时拉伸析出相
分类号: TG142.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
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内容摘要

燃气轮机在700℃长期工作并在此条件下反复的开停机容易造成材料的损坏。ZG12Cr22Ni12奥氏体耐热钢具有良好的力学性能,尤其是高温抗氧化性和耐腐性。通过高温短时拉伸试验,700℃长时间保温后的常温拉伸、冲击试验,高温氧化试验来研究ZG12Cr22Ni12奥氏体耐热钢组织和高温热强性,从而为材料的零件设计、强度设计和工艺设计提供基础数据,对奥氏体耐热钢的应用具有实际意义。高温短时拉伸发现随温度升高,耐热钢Rp0.2、Rm、A、Z持续降低,但在600℃时Rp0.2、Rm陡降,A、Z陡增；弹性模量(E)随温度的升高而下降,在700-C时升高。700℃随保温时间的延长,Rp0.2、Rm迅速降低,保温25h左右达到最低,随后Rpo.2、Rm缓慢升高。A、Z随时间的延长,先升高后降低。E随时间的延长不断提高。700℃长时间保温,降低了钢的冲击功,且冲击功损失率随时间的延长而增大。材料的硬度也随时间延长,迅速下降,25h左右达到最低。700℃保温,组织中存在链状析出相和圆形颗粒状析出相,75h圆形颗粒状析出相最多,100h链状析出相最多。600℃氧化出现M23C6,随氧化时间的延长,M23C6含量增加,其50h后由Cr18.93Fe4.07C6完全转变为Cr23C6,氧化动力学分段符合直线规律。700℃氧化表面有致密的Cr203膜,随着氧化时间的延长,Cr203膜厚度增加。在100h Cr2O3膜厚度减小,并有M23C6析出,700℃氧化动力学符合抛物线规律。奥氏体耐热钢600℃抗氧化性虽好,但表面容易析出大量的M23C6,严重影响材料的性能,尤其是使钢的强度明显下降。700℃耐热钢表面有致密Cr203氧化膜,具有保护作用,此时还有少量的M23C6析出相,其虽然会使强度降低,但不明显。对于高温氧化金相组织,600℃高温氧化5h-50h析出相逐渐增多。700℃高温氧化25h-100h,试样表面链条状析出相逐渐增加,且处在晶界和三角晶界上。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 背景与研究意义  10-11
    1.1.1 耐热钢的研究意义  10
    1.1.2 耐热钢国内外发展现状  10-11
  1.2 奥氏体耐热钢  11-14
    1.2.1 奥氏体耐热钢的特点  11
    1.2.2 奥氏体耐热钢的强化  11-12
    1.2.3 耐热钢化学成分与组织的关系  12-13
    1.2.4 析出相  13-14
  1.3 奥氏体耐热钢的影响因素  14-16
    1.3.1 合金元素对组织性能的影响  14-15
    1.3.2 热处理对耐热钢的影响  15-16
  1.4 研究内容  16-17
第2章试验材料和试验方法  17-25
  2.1 试验材料  17-19
    2.1.1 试验材料  17-18
    2.1.2 试验设备  18-19
  2.2 力学性能测试  19-21
    2.2.1 拉伸冲击性能测试  19-21
    2.2.2 维氏硬度测量  21
  2.3 高温抗氧化性能试验  21-23
    2.3.1 高温氧化过程  21
    2.3.2 高温氧化动力学  21-22
    2.3.3 高温氧化工艺  22-23
  2.4 试验分析  23-24
    2.4.1 金相组织分析  23-24
    2.4.2 SEM组织分析  24
    2.4.3 XRD析出相分析  24
  2.5 本章小结  24-25
第3章温度对耐热钢力学性能的影响  25-37
  3.1 奥氏体耐热钢常温力学性能  25-26
    3.1.1 常温拉伸性能  25-26
    3.1.2 常温冲击性能  26
  3.2 温度对瞬时热强性的影响  26-31
    3.2.1 高温短时拉伸试验结果  26-28
    3.2.2 温度对拉伸性能的影响  28-31
  3.3 高温短时拉伸断口特征观察  31-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章时间对耐热钢组织和力学性能的影响  37-51
  4.1 保温时间对组织的影响  37-39
  4.2 保温时间对力学性能的影响  39-50
    4.2.1 保温时间对拉伸性能的影响  39-42
    4.2.2 保温时间对拉伸断口形貌的影响  42-45
    4.2.3 保温时间对冲击韧性的影响  45-46
    4.2.4 保温时间对冲击断口的影响  46-48
    4.2.5 保温时间对材料硬度的影响  48-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章温度和时间对高温抗氧化性能的影响  51-77
  5.1 温度和时间对形貌和组织的影响  51-70
    5.1.1 温度和时间对表面形貌的影响  51-56
    5.1.2 温度和时间对表面析出相的影响  56-64
    5.1.3 温度和时间对金相组织的影响  64-70
  5.2 温度和时间对氧化动力学的影响  70-75
    5.2.1 高温氧化试验数据  70-72
    5.2.2 高温氧化动力学  72-74
    5.2.3 高温抗氧化评级  74-75
  5.3 本章小结  75-77
结论  77-78
参考文献  78-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  84-85
致谢  85

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