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《兰州理工大学》 2010年
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不锈钢高温力学性能及高温物理性能研究

吴鑫  
【摘要】:不锈钢作为现代工业的一种重要结构材料,在航空、化工、能源等方面得到了广泛的应用。本文以1#、2#、3#三种不锈钢连铸板坯为研究对象,对三种不锈钢的高温物理性能以及高温力学性能进行实验室研究,为不锈钢板坯连铸生产提供必要的基础数据,并结合连铸生产讨论了三种不锈钢高温物理性能以及高温力学性能在连铸生产过程中的应用,研究结果表明: (1)1#、2#、3#不锈钢的铸态金相组织 利用金相显微镜、电子探针等对三种不锈钢的铸态金相组织以及元素分布情况进行了研究。研究结果表明:1#连铸坯的铸态组织为马氏体+铁素体组织,C、N含量的高低影响了马氏体量的多少;2#连铸坯以铁素体为基体,基体上弥散分布着大量碳、氮化物以及少量的硅酸盐和氮化钛;3#连铸坯以奥氏体为基体,其上分布着较多大小不等的碳化物颗粒。 (2)1#、2#、3#不锈钢高温热物理性能研究 采用NETZSCH DIL402EP热膨胀分析仪测定了三种不锈钢的线膨胀性能,利用最小二乘法得出了三种不锈钢的线膨胀系数;利用STA449C同步热分析仪对三种不锈钢进行同步热分析,得出了三种不锈钢的Cp-T曲线、DSC曲线、DTA曲线。利用最小二乘法得出了比热容的回归公式,并根据DSC差热分析曲线得出了三种不锈钢发生明显晶型转变的温度点:1#的晶型转变温度点为85 1℃;2#的晶型转变温度点为800℃;3#的晶型转变温度点为877℃;根据DTA曲线确定了三种不锈钢的液相线温度,根据固液相线温度的计算公式确定了三种不锈钢的固相线温度。三种不锈钢的固液相线温度分别为:1#不锈钢的液相线温度为1508℃,固相线温度为1497℃;2#不锈钢的液相线温度为1506℃,固相线温度为1490℃;3#不锈钢的液相线温度为1467℃。固相线温度为1394℃。 (3)1#、2#、3#不锈钢高温力学性能研究 利用Thermechastor热模拟实验机研究了三种不锈钢的高温力学性能。测定了三种不锈钢的零强度温度以及零塑性温度。1#不锈钢的零强度温度为1430℃,零塑性温度为1410℃;2#不锈钢的零强度温度为1400℃,零塑性温度为1370℃;3#不锈钢的零强度温度为1390℃,零塑性温度为1330℃。得到了三种不锈钢的特征曲线即热塑性曲线(ψ-力及热强度曲线(σb-Τ),根据特征曲线得出了断面收缩率随温度的变化规律,从而确定了三种不锈钢的脆性区间:1#不锈钢的第一脆性区为1350℃至熔点,第三脆性区为800℃至930℃;2#不锈钢的第一脆性区为1350℃至熔点,并未出现明显的第三脆性区;3#不锈钢的第一脆性区为1300℃至熔点,第三脆性区较宽,为800-950℃。 (4)不锈钢的高温物理性能、高温力学性能在连铸过程中的应用 连铸坯矫直温度应尽量避开低温脆性区,根据不锈钢的高温力学性能测试结果,1#不锈钢在800℃-900℃的断面收缩率很低,塑性很差,断面收缩率≤40%,如果在这个温度对连铸坯进行矫直工艺会促进裂纹的产生,因此在生产中应该避免在第三脆性区温度范围内矫直连铸坯;2#不锈钢在高温过程中未出现明显的第三脆性区,在实际生产中裂纹产生的几率也相对降低,所以研究工作主要集中在提升2#不锈钢的强度方面,也就是控制晶粒度的大小,如何控制2#不锈钢晶粒度成为研究的主要方向;而对3#不锈钢来说,其断面收缩率在800-950℃均小于40%,其第三脆性区较其它钢种宽,所以为了兼顾3#不锈钢连铸坯的内外部质量,应该在矫直区避开第三脆性区800℃-950℃,连铸坯矫直温度控制在950℃以上,会减少连铸坯表面裂纹缺陷的产生。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG142.71

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【参考文献】
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