Разработка основ технологии создания жаропрочных сплавов на основе сложнолегированных хромистых сталей

• Автор: Дуб, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Страница
Введение
1 Анализ современного состояния проблем материаловедения жаропрочных сталей для блоков с суперсверхкритическими параметрами пара.

1.1 Состояние и перспективы развития тепловой энергетики

1.2 Высокохромистые мартенситные стали для работы при температурах 00С

1.3 Хромистые мартенситные стали для работы при температуре 00С

1.4 Выводы

2 Методика исследования.

2.1 Аналитическое исследование системы 9 хрома поликомпонентное легирование с помощью компьютерного моделирования

2.2 Методика проведения опытных плавок и изготовление

образцов
2.3 Методика проведения испытаний и физикохимических исследований
3 Разработка теоретических предпосылок и исследование опытных образцов новых композиций сталей для турбин с ССКП 0С, МПа.
3.1. Разработка составов 9ных хромистых сталей с применением программы ТЬегшоСак
3.2 Разработка экспериментальных составов образцов стали
3.3 Теоретическая оценка влияния состава базовых композиций на процессы массоперсноса и образования упрочняющих
3.4 Экспериментальные исследования
3.4.1 Материалы исследования.
3.4.2 Разработка режимов термической обработки
3.4.3 Изучение кратковременных механических свойств и ударной вязкости
3.4.4. Длительная прочность и ползучесть
3.4.5 Металлографический, элсктрошюмикроскопический и рентгеноструктурный анализ металла опытных плавок.
3.4.6 Обсуждение результатов.
3.5 Выводы.
Общие выводы и результаты работы.
Литература


Основной современной тенденцией в развитии традиционных паросиловых установок является увеличение экономичности и мощности энергоблоков с переходом на суперсверхкритические параметры температуры (0-0°С) и давления (- МПа). Лидерами в строительстве паротурбшшых энергоблоков суперсвсрх-критических парамегровявляются промышленно развитые страны, лишенные собственных запасов жидкого и газообразного топлива; - Япония, Германия, Дания. В подобных условиях повышение экономичности паротурбинного блока всего на 1% оправдывает увеличение стоимости установленного киловатта на %. В связи с директивными правительственными решениями-о необходимости сохранения стратегических запасов нефти и газа интенсивное строительство более блоков ССКП на угольном топливе ведется в настоящее время в США. Предполагаемые параметры острого пара пилотного блока мощностью около 0 МВт в России [3] должны составить 0°С при-давлении МПа по острому, что обеспечит КПД на уровне -%. Дальнейший интервал в повышении параметров пара для блоков ССКП должен составить 0-0°С с давлением до МПа. При таких параметрах тепловой блок, сжигающий уголь, становится конкурентоспособным по тепловой эффективности с современными парогазовыми установками, имеющими КПД более %, но использующими остродефицитное газовое топливо. Поскольку создание необходимой материаловедческой и технологической базы по обеспечению конструкторских решений при разработке тепловых блоков с такими параметрами должно предварять начало их изготовления на 3-5 лет, то сегодняшние усилия в создании перспективных энергетических блоков должны быть сосредоточены именно в этом направлении. Легирование теплоустойчивых сталей ориентировано на получение оптимального уровня их служебных свойств, прежде всего жаропрочных характеристик. Образование скоплений (сегрегаций) атомов легирующих элементов (или вакансий) вокруг дислокаций в твердых растворах. Образование барьеров для движущихся дислокаций в виде поверхностей раздела (различного типа границ) в кристаллах или частиц второй упрочняющей фазы. Легирование твердого раствора химическими элементами; понижающими энергию дефектов упаковки и повышающими межатомное взаимодействие. Повышение плотности дислокаций. В теплоустойчивых сталях для энергомашиностроения в наибольшей степени реализуют второй и третий механизмы упрочнения. Наиболее эффективное сочетание свойств стали достигается в результате комбинации этих механизмов путем комплексного легарования. Основные принципы легирования теплоустойчивых сталей основываются на следующих положениях [, ]: легирование а-твердого раствора; образование карбидной фазы, при этом она должна иметь оптимальные размеры, сохраняя их на уровне 0 нм. Прочность твердого раствора (феррита) при высоких температурах определяется типом межатомных связей матричного раствора и возрастает при легировании стали следующими тугоплавкими элементами: Сг, \г, Мо, Т1, Ь, Со []. Значительный вклад в повышение жаропрочности, вносит упрочнение за счет частиц второй фазы. Существуют определенные количественные закономерности между параметрами упрочпяющей фазы и свойствами сталей и сплавов []. Тугоплавкие элементы переходной группы периодической системы, повышающие жаропрочность твердого раствора (\^, Мо), являются одновременно и более сильными карбидообразующими элементами, чем железо. Чтобы обеспечить присутствие этих элементов- в твердом растворе и одновременно достигнуть упрочнения за счет выделения дисперсных частиц второй фазы, стали дополнительно легируются еще более сильными карбидообразующими элементами, такими как V, N6, П []. Повышения жаропрочности высокохромистых сталей пытались достичь путем легирования сталей сильными карбидообразующими элементами (таблица 1. При легировании учитывали два механизма упрочнения: увеличение прочности твердого раствора элементами замещения и создание препятствий движению дислокаций в виде дисперсных выделений карбидной фазы. Создание ферритно-мартенситных сталей на основе композиции 9Сг-1Мо (Т9/Р9, ЕМ 0, А, ХМ и др.