鐵素體耐熱不銹鋼X10CrAlSi18組織和性能研究.pdf

1、當(dāng)前能源需求旺盛，為了滿足國民經(jīng)濟(jì)對(duì)電力的迫切需要，同時(shí)要應(yīng)對(duì)來自環(huán)境保護(hù)方面的要求和挑戰(zhàn)，勢(shì)必要大力推廣大容量和高參數(shù)的超（超）臨界發(fā)電技術(shù)，而發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一要選用高性能鍋爐管用耐熱鋼材料。鐵素體耐熱不銹鋼具有成本低、熱膨脹系數(shù)小、熱傳導(dǎo)率高、綜合力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著火力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的鐵素體耐熱不銹鋼已很難滿足未來超（超）臨界發(fā)電大容量和高參數(shù)的要求，人們都在嘗試?yán)酶鞣N途徑來研制新型鐵素體耐熱不銹鋼，進(jìn)而

2、提高其使用性能。X10CrAlSi18鋼是一種新型高Cr鐵素體耐熱不銹鋼，具有較優(yōu)的綜合性能，已在國外投入生產(chǎn)，國內(nèi)同種材料的應(yīng)用幾乎完全依賴于進(jìn)口，且國內(nèi)外對(duì)該鋼組織和性能的研究較少，因此非常有必要對(duì)該鋼進(jìn)行系統(tǒng)地研究，以便更安全的使用。
　　本文以工業(yè)化生產(chǎn)X10CrAlSi18耐熱不銹鋼板為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬計(jì)算、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X-射線衍射分析(XRD)、拉伸試驗(yàn)以及沖擊試驗(yàn)等手段，主要從

3、熱處理制度對(duì)組織和力學(xué)性能的影響以及X10CrAlSi18耐熱鋼的抗高溫氧化行為兩個(gè)方面進(jìn)行深入研究。得到的主要研究結(jié)果如下：
　　利用Thermo-Calc軟件完成了熱力學(xué)平衡相圖的計(jì)算，可以輔助分析在不同熱處理制度條件下，顯微組織的變化情況。計(jì)算結(jié)果表明：X10CrAlSi18耐熱鋼相變過程中，基體中會(huì)有AlN相、M7C3碳化物、M23C6碳化物及Sigma相產(chǎn)生。
　　為調(diào)整組織，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其加工性能，特對(duì)該鋼進(jìn)

4、行退火和回火處理。分析得出：在800～950℃退火時(shí)，顯微組織主要由鐵素體相、M23C6碳化物、Sigma相以及AlN相組成。在850℃退火時(shí)，該鋼組織較為均勻，平均晶粒尺寸為48.91μm，具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。
　　由于鐵素體不銹鋼具有低溫脆性，掌握其韌脆轉(zhuǎn)變溫度可以為實(shí)際生產(chǎn)和加工提供參考，因此對(duì)該鋼進(jìn)行韌脆轉(zhuǎn)變溫度試驗(yàn)。結(jié)果表明：X10CrAlSi18耐熱不銹鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為87℃。
　　抗高溫氧化性是評(píng)定耐熱鋼

5、性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，本文采用恒溫氧化法對(duì)該鋼進(jìn)行了高溫氧化試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度分別為800℃、900℃和1000℃，取樣時(shí)間間隔為20h。結(jié)果表明：X10CrAlSi18耐熱不銹鋼氧化增重曲線符合典型的拋物線規(guī)律。在1000℃時(shí)，氧化增重量明顯高于800℃和900℃時(shí)的氧化增重量。根據(jù)不銹鋼的抗氧化性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，800℃與900℃條件下，X10CrAlSi18耐熱不銹鋼屬于完全抗氧化，而在1000℃時(shí)，屬于抗氧化級(jí)別鋼。
　　利用X