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《鈮和銅對高mn-n奧氏體不銹鋼的高溫蠕變性能的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、鈮和銅對高M(jìn)n-N奧氏體不銹鋼的高溫蠕變性能的影響摘要：鈮和銅對高M(jìn)n-N奧氏體不銹鋼的蠕變特性的效果是在600和650°C調(diào)查的。在最初的高M(jìn)n-N鋼，最初無沉淀，析出為M23C6（M=鉻，鐵）和Cr2N發(fā)生主要是對晶粒蠕變變形過程中的邊界。另一方面，在輕微的Nb的添加導(dǎo)致Z-相（CrNbN）中的和MX高數(shù)量密度（M=鈮，X=C，N）內(nèi)的碳氮化合物與氮含量高的結(jié)合，抑制的Cr2N的形成。在添加Cu引起了納米級金屬Cu的析出獨立顆粒。不同的沉淀與Z相，MX和富-銅形成機(jī)構(gòu)的組合相關(guān)聯(lián)的析出橫空出世，可以顯著改善抗蠕變性。使用
2、熱動力學(xué)模擬進(jìn)行了沉淀的熱力學(xué)和動力學(xué)討論。1.引言：300系列的奧氏體不銹鋼（鐵-鉻-鎳合金）有被認(rèn)為是候選材料的過熱器/在超超臨界（USC）的電廠由于其卓越的高溫強(qiáng)度和抗氧化阻力[1,2]。然而，由于高鎳的含量（8-12重量％），其成本高，這一種奧氏體穩(wěn)定劑，增加經(jīng)濟(jì)問題。另一種奧氏體穩(wěn)定劑，錳，具有被視為唯一潛在的替代昂貴的Ni[3-6]。然而，雖然使用的Mn降低了成本，但是用錳代替鎳導(dǎo)致耐蝕性降低[3]。針對這一問題，200系列的不銹鋼（鐵-鉻-錳合金）具有高N含量已經(jīng)開發(fā)[3]。N是很強(qiáng)的奧氏體穩(wěn)定劑之一[5]。然
3、而，增加在合金中N的含量由于注射的技術(shù)困難的限制，這也限制了其廣泛的應(yīng)用[3]。該技術(shù)最新發(fā)展使煉鋼的加入N含量高0.2％[7]。因此，研究200系列奧氏體不銹鋼具有高N含量已引起再次關(guān)注[7-9]。雖然加入N能有效的改進(jìn)的200系列奧氏體不銹鋼的耐蝕性[7]，但是其高溫強(qiáng)度不能媲美300系列奧氏體不銹鋼。然而，已報道了添加N有助于提高不銹鋼高溫蠕變的阻力通過與過渡金屬如Ti，V，Nb和Ta形成穩(wěn)定的氮化物[10-13]。此外，對于金屬氮化物，另一種類型的沉淀硬化報道了奧氏體不銹鋼;均勻分布形成納米尺寸的富-銅金屬顆粒蠕變變
4、形過程中提高了奧氏體鋼蠕變斷裂壽命（18Cr-10Ni和15Cr-15Ni）[12?14]。在這方面，本研究旨在展示通過不銹鋼鈮碳氮化物和富Cu的析出獨立金屬顆粒來改進(jìn)200高M(jìn)n-N奧氏體的高溫抗蠕變性的方式。對于蠕變性能和微觀結(jié)構(gòu)兩個基本特性的聯(lián)系，進(jìn)行了仔細(xì)地顯微組織演變的研究。2.實驗步驟：2.1材料與機(jī)械測試在本研究中使用的高M(jìn)n-N奧氏體不銹鋼測得的化學(xué)成分示于表1。該鋼是由POSCO提供。A1鋼是具有典型成分的Fe–Cr–Mn–N鋼。A2鋼具有幾乎相同的化學(xué)組成，與A1鋼的區(qū)別在W，Nb和Cu的含量上。結(jié)果顯示
5、W沒有形成任何沉淀物，因此，W的出現(xiàn)稍微有助于在高溫強(qiáng)度下形成固溶體。熱軋工藝被用來進(jìn)行產(chǎn)生15毫米厚的板。該熱軋板在1050℃下進(jìn)行熱處理1小時，然后水淬。蠕變試樣被加工成沿滾動方向具有32毫米的標(biāo)距長度和直徑6.35毫米的板（ASTME139）。蠕變試驗是在600℃和650℃下以恒定的負(fù)載在空氣中操作。該爐配備了3區(qū)溫度控制單位并且使蠕變試樣的溫度差小心地控制在少于±1℃。蠕變應(yīng)變是由高溫引伸計測量。2.2實驗技術(shù)（分析工作）：顯微組織觀察通過用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）使用FEI檢查F50和FE
6、I的TecnaiF20，分別進(jìn)行。用于TEM觀察，薄箔樣本被準(zhǔn)備從所制備的試樣和蠕變斷裂試樣的均勻變形量（遠(yuǎn)離頸縮的面積），在室溫下用雙噴射研磨方法在10％高氯酸+90％乙酸溶液中得到。12對于析出物的相分析，X-射線衍射（XRD）是對從所制備的樣品和蠕變斷裂試樣的陽極分解方法的計部分中提取的粉末進(jìn)行測定。用于陽極分解的電解質(zhì)溶液是通過95％的甲醇和5％的HCl的混合物。所提取的粉末放入硼硅酸鹽毛細(xì)管可以采用CuKα輻射安裝在BrukerD8Advance型儀器。步長為0.02°2-θ方向，計數(shù)時間為每步10秒。析出物的平均
7、粒徑被通過以整個寬度在衍射峰的半峰值（FWHM）由布魯克公司提供的EVA軟件計算。2.3.熱力學(xué)計算：熱動力學(xué)軟件包MatCalc（版本5.44）[15]在考慮熱力學(xué)史的情況下在鋼A2中的沉淀物演變的模擬在600℃下長達(dá)105小時長期服務(wù)已經(jīng)運行了，該處理微觀過程的動力學(xué)基于經(jīng)典形核理論和演化方程對每個沉淀的半徑和成分從熱力學(xué)極值原理推導(dǎo)出來。在模擬過程中，熱力學(xué)和動力學(xué)所計算的數(shù)據(jù)是從MatCalc數(shù)據(jù)庫'mc_steel“，1.18版本，和MatCalc移動數(shù)據(jù)庫'mc_sample_fe”，1.10版本。在仿真中所定義
8、的基體相為奧氏體。奧氏體的晶粒尺寸被假定為25微米，這是在奧氏體鋼的常規(guī)熱機(jī)械處理后得到的范圍內(nèi)。在奧氏體基體的位錯密度被假定為1012每平方米。MX（鈮的碳氮化物）中，M23C6，Z相和Cu，被實驗性觀察在這項研究中，同時被包含在模擬盡可能沉淀。3.結(jié)果與討論：3.1.初始組織結(jié)構(gòu)：圖1
