一種含鈮新型奧氏體耐熱鋼組織與力學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，高放廢物也隨之大量增加。為了安全有效必須妥善處理高放廢物，有學(xué)者提出將高危高放廢物高溫熔融后澆注到容器中密封然后做填埋處理。310S奧氏體耐熱鋼具有良好的加工性能和力學(xué)性能，是接收容器的首選材料，但310S鋼在高溫下僅依靠固溶強(qiáng)化，強(qiáng)度不足。為了提高310S鋼高溫力學(xué)性能，本研究提出在310S鋼中的基礎(chǔ)上添加Nb元素來提高其高溫強(qiáng)度的思路。為此，本文首先利用Thermo-Calc熱力學(xué)軟件設(shè)計(jì)了一系列含N

2、b新型奧氏體耐熱鋼，對不同Nb含量的奧氏體耐熱鋼的顯微組織、力學(xué)性能以及熱加工性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）利用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermo-Calc，設(shè)計(jì)了一系列不同Nb含量的新型奧氏體耐熱鋼。在此基礎(chǔ)上，通過真空感應(yīng)爐和氣體保護(hù)澆注制備了 Nb含量為0、0.036 wt.％、0.12 wt.%、0.32wt.%和0.54 wt.%的新型奧氏體耐熱鋼，通過金相顯微鏡和掃描電鏡對鍛后組織觀察表明熱力學(xué)計(jì)

3、算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　?。?）對不同 Nb含量新型奧氏體耐熱鋼進(jìn)行固溶處理后，測試了不同 Nb含量新型奧氏體耐熱鋼的室溫和高溫力學(xué)性能。結(jié)果表明：隨著Nb含量增加材料室溫強(qiáng)度變化不大，但高溫強(qiáng)度逐漸提高，達(dá)到了通過添加Nb元素來提高材料高溫強(qiáng)度的目標(biāo)。同時(shí)，Nb的添加會(huì)略微降低材料的室溫沖擊韌性。
　?。?）采用 Gleeble熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)，研究不同 Nb含量奧氏體耐熱鋼的在900~1200℃溫度范圍內(nèi)和0.001-1

4、~10s-1應(yīng)變速率下的熱變形特征。根據(jù)雙曲正弦模型建立Z參數(shù)與峰值應(yīng)力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著Z值的增加，材料的峰值應(yīng)力也增加，同時(shí)材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶也越難發(fā)生。利用Laasraoui和jonas模型建立高溫應(yīng)力-應(yīng)變模型，發(fā)現(xiàn)在相同應(yīng)變速率和相同溫度條件下，材料的峰值應(yīng)力、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力以及飽和應(yīng)力隨著Nb含量升高而提高；同時(shí)Nb會(huì)抑制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，提高材料熱變形激活能。結(jié)合動(dòng)態(tài)材料模型和連續(xù)失穩(wěn)判據(jù)，繪制了不同Nb含量的奧氏體耐熱鋼的熱加工圖。