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《沈阳工业大学》 2011年
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提高403Nb钢蠕变性能及高温强度的热处理工艺研究

王晓亮  
【摘要】:通过拉伸蠕变与高温拉伸性能测试,同时结合组织形貌观察,研究了热连轧及经优化热处理403Nb钢的组织特征、蠕变行为及高温拉伸、蠕变失效规律,得出结果如下: 热连轧403Nb钢的组织为铁素体及以带状分布为主的NbC、Cr23C6相组成,在轧制过程中发生了回复及再结晶。该钢在480~520℃范围内,蠕变激活能Q1=287.5kJ/mol在240-260 MPa范围内,应力指数n1=8.5。其变形是通过位错运动、位错增殖,交滑移以及晶界滑动产生的,碳化物对此起到了阻碍作用。其蠕变失效机制为:首先在晶界粗大碳化物处形成裂纹,并以沿晶和穿晶混合方式断裂。钢的抗拉强度受温度的影响很大,在480℃时为398.49 Mpa;在600℃时为334.08 Mpa。断裂机制为沿晶断裂为主。 经过优化热处理的403Nb钢与热连轧态钢相比,在提高100℃的情况下蠕变寿命提高了5.6~7.5倍;在580~620℃范围内,蠕变激活能Q2=564.9 kJ/mol,在600℃、240~280 MPa应力范围内,应力指数n2=11.8。抗拉强度在600℃下为646.73 Mpa,比前者提高了93.6%,在620℃下,仍保持616.17 MPa,其断裂机制为以沿晶为主的混合方式断裂。碳化物的均化细化是提高403Nb钢高温强度的重要原因。另外,优化热处理403Nb钢蠕变前、后的组成相基本相同,均包括:α-Fe、NbC、M23C6,但蠕变后,碳化物有所长大,并沿马氏体板条界,特别是晶界处聚集,同时还出现少量的M7C3、M2C及MC型化合物。热处理态403Nb钢在蠕变过程中,位错发生滑移,交滑移,以及增殖,并在热激活的作用下,形变位错束集形成位错胞壁,随着蠕变的进行,位错胞壁进一步束集,形成亚晶结构,此为该钢在蠕变期间的主要变形机制。而裂纹在粗大碳化物和三叉晶界处萌生,并以沿晶和穿晶混合方式扩展。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG161

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