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)濟對電力的迫切需要，同時要應(yīng)對來自環(huán)境保護方面的要求和挑戰(zhàn)，勢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。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口，且國內(nèi)外對該鋼組織和性能的研究較少，因此非常有必要對該鋼進行系統(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象，采用數(shù)值模擬計算、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X-射線衍射分析(XRD)、拉伸試驗以及沖擊試驗等手段，主要從

3、熱處理制度對組織和力學(xué)性能的影響以及X10CrAlSi18耐熱鋼的抗高溫氧化行為兩個方面進行深入研究。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。計算結(jié)果表明：X10CrAlSi18耐熱鋼相變過程中，基體中會有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，特對該鋼進

4、行退火和回火處理。分析得出：在800～950℃退火時，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，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)變溫度可以為實際生產(chǎn)和加工提供參考，因此對該鋼進行韌脆轉(zhuǎn)變溫度試驗。結(jié)果表明：X10CrAlSi18耐熱不銹鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為87℃。
　　抗高溫氧化性是評定耐熱鋼

5、性能優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)，本文采用恒溫氧化法對該鋼進行了高溫氧化試驗，試驗溫度分別為800℃、900℃和1000℃，取樣時間間隔為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，氧化增重量明顯高于800℃和900℃時的氧化增重量。根據(jù)不銹鋼的抗氧化性能評定標(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，屬于抗氧化級別鋼。
　　利用X