含鈮奧氏體耐熱鋼組織及性能的研究.pdf

1、汽車在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在能源壓力和環(huán)保壓力日益增大的情況下，國(guó)家對(duì)汽車尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)提出了更高的節(jié)能和環(huán)保要求。隨著排氣催化技術(shù)和渦輪增壓技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，從發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的氣體溫度已經(jīng)超過了950℃。鑄鐵材料難以滿足渦輪增壓器、排氣歧管等不斷提高的性能要求。奧氏體耐熱鋼因其具有優(yōu)良的高溫性能逐漸被應(yīng)用于汽車排氣歧管等高溫部件。對(duì)排氣歧管用奧氏體耐熱鋼進(jìn)行研究，可以提升我國(guó)汽車排氣系統(tǒng)的技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)汽車發(fā)

2、動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展。
　　本文通過在奧氏體耐熱鋼中添加合金元素鈮，研究其對(duì)奧氏體耐熱鋼拉伸性能、硬度、熱疲勞性能、抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能及相關(guān)顯微組織的影響，并通過OM、SEM、XRD等分析技術(shù)探究鈮對(duì)其組織及性能的影響機(jī)理。為奧氏體耐熱鋼的生產(chǎn)及應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)及實(shí)踐參考。
　　研究結(jié)果表明：添加鈮元素后，奧氏體耐熱鋼晶粒變得細(xì)小，鏈狀碳化物消失，碳化物的數(shù)量增多，沿晶界和晶內(nèi)均大量析出，且呈彌散分布。碳化物的形

3、態(tài)呈骨骼狀、條狀。未添加鈮元素的耐熱鋼中含有鏈狀、菊花狀和顆粒狀碳化物M23C6，骨骼狀和條狀碳化物M7C3，M主要是Cr，另外還含有Fe、Ni等元素。添加鈮元素的耐熱鋼中還含有NbC、Nb4Ni2C以及 NbN、Nb(C，N)等氮化物、碳氮化物。添加鈮元素的試樣抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和布氏硬度均大于未添加鈮元素的試樣，伸長(zhǎng)率有所下降。
　　在800℃、900℃和1000℃循環(huán)上限溫度熱疲勞試驗(yàn)后，添加鈮元素，減緩了熱疲勞裂紋萌生，降

4、低了裂紋擴(kuò)展速率，其中在1000℃下，對(duì)裂紋萌生的影響作用最顯著；在900℃下，對(duì)裂紋擴(kuò)展速率影響作用最顯著。添加鈮元素，可以改變碳化物的形態(tài)、數(shù)量及分布，消除基體中鏈狀碳化物，細(xì)化晶粒。在基體中分布的NbC、Nb(C，N)具有良好的高溫穩(wěn)定性，在高溫條件下，彌散分布于晶界和晶內(nèi)，對(duì)晶界和位錯(cuò)具有“釘扎”作用，延緩了位錯(cuò)密度的降低，有效地強(qiáng)化了基體，降低了裂紋擴(kuò)展的速度，還能抑制M23C6型碳化物的粗化，從而提高奧氏體耐熱鋼的熱疲勞性能

5、。
　　未添加和添加鈮元素的試樣的氧化增重動(dòng)力學(xué)曲線均符合拋物線型氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律，兩者均達(dá)到完全抗氧化級(jí)別，添加鈮的試樣抗高溫氧化性提高了26.69％。添加鈮元素的試樣氧化膜更加細(xì)小、均勻和致密。添加鈮的試樣表面氧化膜主要由(Fe，Cr)2O3、Cr2O3、尖晶石結(jié)構(gòu)（NiCr2O4）、Fe2O3、FeNbO4、Nb2O5組成。添加鈮元素，細(xì)化晶粒，減少鉻元素的消耗，形成保護(hù)性更好的FeNbO4、Nb2O5等含鈮的氧化物，從而提高