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X12CrMoWVNbN铁素体耐热钢热加工过程中组织演变的研究

作　者: 胡方剑
导　师: 李建国
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 耐热钢 冷却速率 微观组织 碳化物
分类号: TG142.73
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


X12CrMoWVNbN铁素体耐热钢是一种超超临界蒸汽轮机高中压转子用钢。为了弄清该钢在制备过程中的组织特点及碳化物形成规律,从而为其国产化提供理论支持,本文通过感应电炉制备了不同冷却速率下的铸态试样,使用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和热模拟试验机等研究了该钢的铸态组织、锻后组织、热处理组织以及碳化物的析出与演变。得到的主要结论如下:（1）冷却速率在0.05℃/s5℃/s范围内,X12钢铸态下基体组织为铁素体+马氏体,锻压后的组织为典型的板条状马氏体+残余奥氏体,淬火后的组织为板条状的马氏体,回火后的典型组织为回火马氏体+铁素体。冷却速率越低的铸态试样,锻后组织,淬火组织和回火组织中马氏体板条的越细小,回火组织中马氏体含量越少,铁素体含量越多。（2）X12钢铸态下晶界和晶粒内部存在碳化物主要是M3C,随着冷却速率的减小晶界析出的碳化物粗化,晶内析出的针状碳化物逐渐细小,冷却速率减小到0.05℃/s时,晶粒内出现近球形碳化物。锻压和淬火后X12钢中的碳化物亦为M3C,铸态组织、锻压组织和淬火组织中均未发现M23C6型碳化物;高温回火后,晶界上析出呈链状分布的多边型M23C6,晶内亦析出M23C6、MX型碳化物及Laves相。（3）探讨可能的碳化物形成机制:M3C通常以重平衡机制优先形核,高温回火过程中,M23C6存在原位形核和独立形核两种机制。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-29
  1.1 引言  8-10
    1.1.1 超超临界发电技术  8-9
    1.1.2 耐热钢  9-10
  1.2 高铬铁素体耐热钢  10-15
    1.2.1 国外发展状况  11-14
    1.2.2 国内发展状况  14-15
  1.3 合金元素在超超临界高中压转子钢中的作用  15-21
    1.3.1 抗氧化元素Cr 的影响  15-16
    1.3.2 铁素体稳定元素Mo、W 和Si 的影响  16-17
    1.3.3 强碳化物（氮化物）形成元素V、Nb、Ti 和Ta 的影响  17-18
    1.3.4 固溶间隙元素C、N 和B 的影响  18-19
    1.3.5 非碳化物析出的奥氏体稳定元素Ni、Cu、Mn 和Co 的影响  19-20
    1.3.6 杂质去除元素Al 和Re 的影响  20-21
  1.4 超超临界转子材料的显微结构和强化机理  21-25
    1.4.1 微观结构和析出相  21-22
    1.4.2 强化机理  22-25
  1.5 选题目的和意义  25
  1.6 本文研究内容  25-26
  参考文献  26-29
第二章 实验材料、设备与方法  29-33
  2.1 实验材料  29
  2.2 实验装置  29-31
  2.3 实验方法  31-32
    2.3.1 实验准备  31
    2.3.2 实验过程  31-32
  2.4 样品表征  32-33
第三章 冷却速率对铸态下X12 钢显微组织的影响  33-40
  3.1 引言  33
  3.2 铸态下X12 钢的显微组织与物相分析  33-35
  3.3 碳化物的分析  35-38
  3.4 本章小结  38-39
  参考文献  39-40
第四章 锻压和热处理工艺对X12 钢显微组织的影响  40-66
  4.1 引言  40
  4.2 X12 钢等温热锻后显微组织研究  40-49
    4.2.1 高温塑性变形方案的选择  40-42
    4.2.2 变形抗力模型  42-44
    4.2.3 等温热锻后的组织  44-48
    4.2.4 高温变形过程中碳化物的析出行为  48-49
  4.3 X12 钢热处理后显微组织研究  49-56
    4.3.1 X12 钢热处理工艺参数的选择  49
    4.3.2 X12 钢淬火后的显微组织  49-52
    4.3.3 X12 钢回火后的显微组织  52-56
  4.4 锻后热处理各阶段对显微硬度的影响  56-57
  4.5 分析与讨论  57-62
    4.5.1 钢中残余奥氏体、渗碳体及碳的过饱和度的交互影响  57
    4.5.2 Laves 相析出的原因分析  57-59
    4.5.3 钢中碳化物可能的形成机制  59-62
  4.6 本章小结  62-63
  参考文献  63-66
第五章 结论  66-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  68-71
附件  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 特种性能钢 > 耐热钢
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