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时效和蠕变对预变形SUPER304H奥氏体不锈钢析出行为和晶间腐蚀性能的影响

作　者: 杜婷
导　师: 卢正欣
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: SUPER304H 时效 析出相 晶间腐蚀 双循环动电位再活化
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


SUPER304H钢是一种新型18-8奥氏体不锈钢,由于它优异的综合性能被用于制造超超临界锅炉的过热器和再热器(SH/RH)。本文主要研究了时效、蠕变对未变形、15%、20%预变形SUPER304H奥氏体不锈钢析出行为及晶间腐蚀性能的影响,探索了表面喷丸对SUPER304H钢高温时效组织结构和晶间腐蚀敏感性的影响,分析测试了各种处理状态SUPER304H样品硬度变化。利用透射电镜(TEM)观察析出相的形状、大小、分布特征,利用X射线衍射技术分析析出相的晶体结构,结合能谱分析仪对析出相化学成分进行分析。通过双循环动电位再活化(DL-EPR)实验评价其晶间腐蚀性能。得到以下结论：未变形、15%、20%预变形SUPER304H钢经700℃下不同时间时效处理后,样品硬度随着变形量增加而增大。三种不同变形量样品晶界的析出物主要是M23C6型碳化物,晶粒内部及晶体缺陷处析出MC型碳化物。随着变形量和时效时间增加,沉淀相析出数量及大小均增加。随着变形量增加,SUPER304H钢再活化率降低,晶间腐蚀敏感性降低,抗晶间腐蚀性能得到改善。未变形、15%、20%预变形SUPER304H钢在700℃、180MPa下的蠕变过程中发生了强化和软化现象。与未变形样品相比,15%和20%预变形样品硬度有了较大提高。随着蠕变时间增加,预变形样品硬度降低缓慢。蠕变过程中SUPER304H钢在晶界处断续析出面心立方的(Cr,Fe)23C6颗粒,在晶粒内部和晶体缺陷处析出面心立方结构的MC型颗粒。随着变形量和蠕变时间增加,沉淀相析出数量及大小均增加。SUPER304H钢抗晶间腐蚀性随变形量增加而降低。对于未变形样品,抗晶间腐蚀性随蠕变时间延长而下降。预变形加速了SUPER304H不锈钢的敏化/脱敏过程。SUPER304H钢经不同喷丸工艺处理后表层硬度明显增大,提高到心部硬度的一倍以上,随着距表面距离增加,显微硬度逐渐下降。随着喷丸强度和喷丸时间增加,衍射峰逐渐宽化,表面结晶度逐渐下降,晶粒细化层变厚,表层硬度逐渐提高。表面喷丸强化处理的SUPER304H钢的抗晶间腐蚀性能比原始粗晶状态有了明显提高。喷丸强化明显加速了SUPER304H不锈钢的敏化/脱敏过程。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 SUPER304H不锈钢简介  8
  1.2 合金元素对SUPER304H不锈钢性能的影响  8-9
    1.2.1 Cu对SUPER304H不锈钢性能的影响  8-9
    1.2.2 Ti和Nb对SUPER304H不锈钢性能的影响  9
    1.2.3 N对SUPER304H不锈钢性能的影响  9
  1.3 SUPER304H不锈钢的力学性能  9-10
    1.3.1 SUPER304H不锈钢的持久性能  9-10
    1.3.2 SUPER304H不锈钢的抗拉性能  10
    1.3.3 SUPER304H不锈钢的抗蒸汽氧化性能  10
    1.3.4 SUPER304H不锈钢的抗高温耐腐蚀性能  10
    1.3.5 SUPER304H不锈钢的焊接性能  10
  1.4 时效及沉淀硬化  10
  1.5 不锈钢的蠕变行为  10-11
    1.5.1 蠕变  10-11
    1.5.2 蠕变变形机制  11
  1.6 晶间腐蚀及其评价方法  11-14
    1.6.1 晶间腐蚀机理  11-12
    1.6.2 影响晶间腐蚀的因素  12-13
    1.6.3 晶间腐蚀评价方法  13
    1.6.4 EPR  13-14
  1.7 SUPER304H钢管内壁喷丸原理  14-15
  1.8 本文的研究意义及内容  15-17
  1.9 技术路线图  17-18
2 实验材料及方法  18-22
  2.1 实验材料  18
  2.2 材料的加工及预处理  18-20
    2.2.1 材料的加工  18
    2.2.2 时效处理  18
    2.2.3 蠕变实验  18-19
    2.2.4 喷丸后时效处理  19-20
  2.3 硬度测试  20
  2.4 金相组织观察  20
  2.5 双循环电化学动电位再活化(DL-EPR)法测试  20-21
  2.6 表面形貌观察  21
  2.7 X射线衍射分析(XRD)  21
  2.8 透射电子显微镜(TEM)测试  21-22
3 时效对预变形SUPER304H不锈钢组织结构和性能的影响  22-42
  3.1 时效对预变形SUPER304H不锈钢硬度的影响  22-23
  3.2 时效对预变形SUPER304H不锈钢析出行为的影响  23-33
    3.2.1 析出相X射线衍射(XRD)分析  23-25
    3.2.2 析出相TEM分析  25-30
    3.2.3 预变形SUPER304H不锈钢时效析出相关理论分析  30-33
  3.3 时效对预变形SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  33-39
    3.3.1 时效时间对晶间腐蚀性能的影响  33-37
    3.3.2 变形量对晶间腐蚀性能的影响  37-39
  3.4 本章小结  39-42
4 蠕变对预变形SUPER304H不锈钢组织结构和性能的影响  42-54
  4.1 蠕变对预变形SUPER304H不锈钢析出行为的影响  42-46
    4.1.1 金相组织分析  42-44
    4.1.2 透射电镜(TEM)分析  44-46
  4.2 蠕变对预变形SUPER304H不锈钢硬度的影响  46-48
    4.2.1 硬度测试  46-47
    4.2.2 预变形SUPER304H不锈钢强化机制  47-48
  4.3 蠕变对预变形SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  48-52
    4.3.1 双循环电化学动电位再活化(DL-EPR)法测试  48-50
    4.3.2 扫描电镜测试分析  50-52
  4.4 本章小结  52-54
5 表面喷丸对SUPER304H不锈钢组织结构和性能的影响  54-66
  5.1 表面喷丸对SUPER304H不锈钢硬度的影响  54-55
  5.2 表面喷丸对SUPER304H不锈钢微观组织的影响  55-61
    5.2.1 金相组织分析  56-58
    5.2.2 XRD分析  58-61
  5.3 表面喷丸对SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  61-64
    5.3.1 不同工艺对SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  61-62
    5.3.2 喷丸强度和时效对SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  62-63
    5.3.3 喷丸时间和时效对SUPER304H不锈钢晶间腐蚀性能的影响  63-64
  5.4 本章小结  64-66
6 结论  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-74
附录  74-76
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  76

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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 > 不锈钢、耐酸钢
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