Исследование влияния легирования на фазовый состав и свойства жаропрочных 9%-ных хромистых сталей для элементов теплоэнергетического оборудования

• Автор: Козлов, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1 Состояние вопроса разработки высокохромистых мартенситных сталей с высоким сопротивлением ползучести для элементов энергетического оборудования ТЭС .

1.1 Особенности пластической деформации при ползучести

1.2 Хромистые 9ные стали для элементов котельного и паропроводного оборудования блоков ССКП
1.2.1 Основные закономерности легирования и упрочнения высокохромистых жаропрочных сталей

1.2.2 Пути повышения жаропрочности высокохромистых сталей

1.3 Термодинамические моделирование фазового состава 9ных хромистых

жаропрочных сталей

1.4 Выводы по главе.

2 Материалы и методы исследования.

2.1 Аналитическое исследование влияния легирования на фазовый состав 9ных хромистых сталей.
2.2 Материалы исследования
2.3 Термическая обработка.
2.4 Методы исследования.
3 Влияние легирования жаропрочной стали на фазовый состав, структуру и свойства 9ной хромистой.
3.1 Влияние содержания легирующих элементов на фазовый состав и свойства стали
3.1.1 Хром
3.1.2 Кобальт.
3.1.3 Молибден и Вольфрам.
3.1.4 Ванадий и Ниобий
3.1.5 Углерод, азот и бор.
3.1.6 Вывод по разделу
3.2 Влияние кобальта на структуру и свойства стали
3.2.1 Кратковременные и длительные механические свойства
3.2.2 Микроструктура после отпуска
3.2.3 Разупрочнение стали при ползучести
3.2.4 Микроструктура после испытаний на ползучесть
3.3 Влияние содержания углерода на структуру и свойства стали.
3.3.1 Кратковременные и длительные механические свойства
3.3.2 Микросгруктура после отпуска
3.3.3 Разупрочнение стали при ползучести
3.3.4 Микроструктура после испытаний на ползучесть
3.4 Обсуждение полученных результатов
3.4.1 Влияние легирования на структуру и свойства
3.4.2 Структурные изменения при ползучести.
3.4.3 Выбор материала и рекомендации к промышленному освоению
3.5 Выводы по главе
4 Служебные свойства стали Х9КЗВ2МФБР
4.1 Микроструктура стали.
4.2 Загрязненность неметаллическими включениями.
4.3 Кратковременные механические свойства.
4.4 Длительная прочность и ползучесть
4.5 Выводы по главе
Заключение1 зо
Список использованных источников


При феноменологическом описании процесса ползучести обычно идут по пути разделения ползучести на составляющие, отличающиеся друг от друга действующими механизмами пластической деформации, учитывающие диффузионные потоки вакансий, скольжение дислокаций, проскальзывание границ зерен и т. Основным механизмом пластической деформации является скольжение дислокаций. В процессе пластической деформации, протекающей в соответствии с этим механизмом, при относительно низких гомологических температурах или относительно высоких скоростях деформации плотность дислокаций возрастает. При гомологических температурах выше = 0,4 на первый план выступает динамический возврат, который при низких температурах играет незначительную роль. Динамический возврат в значительной мере компенсирует деформационное упрочнение. При этих температурах границы зерен представляют систему площадей скольжения, которая может использоваться наряду с системой плоскостей скольжения внутри зерен. Под действием внешнего напряжения происходит проскальзывание вдоль границ зерен, которое вносит вклад в общую пластическую деформацию. Для того чтобы на 1раницах зерен не возникали пустоты, проскальзывание должно аккомодироваться деформацией самих зерен: дислокационным скольжением или направленной полем напряжений диффузией вакансий - диффузионной ползучестью. Диффузионная ползучесть, дающая вклад в общую пластическую деформацию, может осуществляться либо миграцией вакансий в объеме (ползучесть Набарро-Херринга), либо миграцией вакансий по границам зерен (ползучестью Кобла). Если проскальзывание вдоль границ зерен не аккомодируется дислокационным скольжением или направленной миграцией вакансий, то на границах зерен возникают пустоты или трещины. Таким образом, очевидно, что деформация ? Лс , еп , ? Из предыдущих рассуждений следует, что не все перечисленные механизмы являются взаимно независимыми, как это часто предполагают. Представление о том, какой из деформационных механизмов в данных условиях определяет скорость деформации, дают карты деформации, которые основаны на предположении, что все обсуждаемые механизмы деформации действуют независимо друг от друга (параллельно), на базе основных уравнений, описывающих для каждого механизма в отдельности зависимость скорости ползучести от температуры и напряжения. Среднего размера зерен и других параметров структуры. Каждая из областей карты деформации соответствует совокупности условий или параметров, при которых один из механизмов деформации является доминирующим. Границы двух соседних областей карты представляют условия, при которых механизмы деформации, доминирующие в этих областях, одинаково влияют на скорость деформации. А - постоянная, ? С - модуль сдвига, Ь -вектор Бюргерса, Т - абсолютная температура, к - постоянная Больцмана, с1 -размер зерна, сгарр - приложенное напряжение, пир- показатели степени напряжения и размера зерна. Различные механизмы ползучести описываются путем изменения значений степенных показателей и коэффициентов диффузии. В таблице 1 подытожены значения показателей степеней напряжения и размера зерна, а также коэффициентов диффузии, в соответствии с упомянутыми моделями. Температурная зависимость скорости ползучести чистых металлов, как правило, описывается уравнением Аррениуса с энергией активации, равной энергии активации определяющего механизма ползучести (см. Ранее было обнаружено, что для чистых металлов энергия активации процесса ползучести равна энергии активации самодиффузии. Зависимость ползучести от напряжения в общей форме является более сложной. В области высоких температур при ползучести, протекающей по дислокационным механизмам (см. Я - универсальная газовая постоянная, Т- абсолютная температура, Аг - постоянная. Так как пластическая деформация твердых растворов (сплавов) при высоких температурах происходит не только под действием приложенного извне напряжения, то необходимо учитывать сопротивление раствора пластической деформации, поэтому при анализе данных ползучести в уравнении (4) часто пользуются эффективным напряжением а[П.