高Cr鐵素體耐熱鋼相變過程及強化

前言

　　據(jù)報道，2020年我國發(fā)電裝機容量將達9.5×10^9kW，其中火力發(fā)電容量仍將占很大比例。近年來，為解決日益突出的能源短缺及環(huán)境污染問題，世界各國火力發(fā)電機組多采用逐步提高蒸汽工作溫度的方法來提高熱效率。因此，采用先進技術(shù)和工藝提高耐熱鋼的蒸汽使用溫度，以期提高鍋爐管熱交換效率的研究具有相當重要的意義?！　”緯鴮Τ吲R界壓發(fā)電廠鍋爐管用高Cr鐵素體耐熱鋼作了詳實、系統(tǒng)的敘述。書中以其代表鋼種——綜合性能優(yōu)異的T91鋼為例，深入細致地研究了其不同實驗條件下的相變過程，并在此基礎上研發(fā)出了新型鐵素體耐熱鋼來進一步提高使用溫度。開展的理論研究工作主要包括以下內(nèi)容：通過高精度線膨脹儀記錄體積效應，獲得T91鋼相變過程中的動力學信息；結(jié)合現(xiàn)代材料分析方法，研究加熱過程中奧氏體狀態(tài)、冷卻過程中的冷卻速度、不同溫度等溫停留和不同溫度施加應力等因素對T91鋼相變的影響，澄清了T91鋼相變過程及組織演化規(guī)律。為了達到提高電廠熱效率的目的，進一步提高其使用溫度和許用應力，是鐵素體耐熱鋼發(fā)展的必然趨勢。所以，在以上研究的基礎上，還需進一步探討奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形對鐵素體耐熱鋼組織和性能的影響，通過成分設計與控軋控冷工藝相結(jié)合，探索強化鐵素體耐熱鋼的新途徑，力爭開發(fā)出650℃蒸汽溫度下使用的新型鋼材，為國產(chǎn)化生產(chǎn)建立系統(tǒng)深入的理論基礎，并提出切實可行的發(fā)展方向，以此推動我國冶金制造產(chǎn)業(yè)和電力事業(yè)的發(fā)展。

內(nèi)容概要

　　《高Cr鐵素體耐熱鋼相變過程及強化》介紹了鐵素體耐熱鋼的發(fā)展概況及研究現(xiàn)狀，從材料的開發(fā)、性能、組織結(jié)構(gòu)、強化機理和生產(chǎn)應用等方面對目前世界超高臨界壓發(fā)電廠采用的典型鋼種作了全面闡述。以其中的代表鋼種T91為例，重點闡述了加熱和冷卻過程中各工藝因素對其相變過程的影響，在此基礎上從合金化和生產(chǎn)工藝等方面著手，探討采用新的高溫強化方法來提高鐵素體耐熱鋼的使用溫度，并從成分設計、熱處理工藝、組織演化規(guī)律及機理等方面予以論證?！　　陡逤r鐵素體耐熱鋼相變過程及強化》可供材料科學、冶金工業(yè)和動力工程專業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員及高等學院相關(guān)專業(yè)的師生閱讀和參考。

書籍目錄

前言第1章 超臨界壓火力發(fā)電站的發(fā)展1.1 火力發(fā)電簡介1.1.1 概述1.1.2 發(fā)展前景1.2 超臨界壓火力發(fā)電站的發(fā)展1.2.1 國外超（超）臨界機組的發(fā)展1.2.2 我國超（超）臨界機組的發(fā)展第2章 鍋爐管用耐熱鋼的性能和發(fā)展方向2.1 電站鍋爐關(guān)鍵部件的用鋼要求2.2 鍋爐用鋼的基本性能2.3 鍋爐用鋼的發(fā)展方向2.4 鍋爐管用鐵素體耐熱鋼的研究現(xiàn)狀2.4.1 研究概況2.4.2 高Cr鐵素體耐熱鋼的發(fā)展簡介第3章 高Cr鐵素體耐熱鋼的代表鋼種——T91鋼3.1 合金設計3.2 組織特征3.2.1 T91鐵素體耐熱鋼組織形貌3.2.2 T91鐵素體耐熱鋼強化方式3.3 性能特點3.4 鐵素體耐熱鋼在我國的應用情況3.4.1 應用現(xiàn)狀3.4.2 發(fā)展前景第4章 奧氏體化過程的研究4.1 線膨脹曲線測定組織轉(zhuǎn)變量的基本原理4.1.1 熱膨脹法4.1.2 杠桿定律4.2 奧氏體化過程分析4.2.1 奧氏體化試驗4.2.2 線應變量變化分析4.2.3 奧氏體體積分數(shù)的確定4.2.4 奧氏體化速率的變化4.3 正火后室溫組織分析4.4 加熱過程中碳化物溶解過程4.5 連續(xù)加熱奧氏體化轉(zhuǎn)變圖第5章 連續(xù)冷卻過程中固態(tài)相變的研究5.1 臨界冷卻速度的確定5.1.1 線應變量變化分析5.1.2 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物體積分數(shù)確定5.1.3 不同冷卻速度下的組織演變5.1.4 馬氏體相變臨界冷卻速度的確定5.2 淬火速度對馬氏體相變的影響5.2.1 馬氏體相變開始溫度的確定5.2.2 淬火速度對馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度的影響5.2.3 淬火速度對馬氏體組織的影響5.3 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖第6章 奧氏體穩(wěn)定化過程及內(nèi)在機制6.1 奧氏體穩(wěn)定化試驗6.2 穩(wěn)定化過程分析6.2.1 正常連續(xù)冷卻相變過程6.2.2 Ms點以上保溫6.2.3 Ms點以下保溫6.3 奧氏體穩(wěn)定化機理6.3.1 Ms點以上保溫6.3.2 Ms點以下保溫6.4 穩(wěn)定化程度第7章 外加微小應力下馬氏體相變過程分析7.1 外加微小應力下相變過程分析7.1.1 試驗參數(shù)設定7.1.2 線應變量變化的分析7.1.3 馬氏體相變開始點的確定7.1.4 不同溫度下M點與應力的關(guān)系7.2 外加微小應力下相變機制的研究7.2.1 應變誘發(fā)馬氏體相變7.2.2 應力誘發(fā)馬氏體相變7.3 外加微小應力下試樣典型組織第8章 650℃蒸汽溫度使用下的鐵素體鍋爐用鋼的研發(fā)8.1 鐵素體耐熱鋼的進一步發(fā)展方向8.1.1 鐵素體耐熱鋼前沿科學問題8.1.2 形變熱處理工藝的應用8.2 強化機理說明8.3 強化工藝探索8.3.1 試驗過程8.3.2 形變熱處理后組織特征8.4 性能測試參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第2章　鍋爐管用耐熱鋼的性能和發(fā)展方向　　2.1　電站鍋爐關(guān)鍵部件的用鋼要求　　超（超）臨界電廠鍋爐的關(guān)鍵部件主要指水冷壁管、過熱器管、再過熱器管及聯(lián)箱與管道等，這些部件運行在惡劣的工況條件下，有很高的用鋼要求?！　?.水冷壁管　　水冷壁管用鋼一般應具有一定的室溫和高溫強度、良好的抗疲勞性和抗腐蝕性，并要有好的工藝性能，尤其是要具有優(yōu)良的焊接性能?！　⊥ǔ３ǔ┡R界鍋爐都采用膜式水冷壁。膜式水冷壁組件尺寸及結(jié)構(gòu)的特點使其焊后不可能在爐內(nèi)進行熱處理，故所選用鋼材的焊接性能至關(guān)重要。要在焊前不預熱、焊后不熱處理的條件下，滿足焊后熱影響區(qū)硬度不大于360HV，焊縫硬度不大于400HV的有關(guān)規(guī)定，以保證使用的安全性。另外，水冷壁管內(nèi)介質(zhì)是汽液兩相，管外壁又是爐膛燃燒時煤粉顆粒運動速度最快的區(qū)域，積垢導致的管壁溫度升高和燃燒顆粒沖刷都是選用鋼材要考慮的問題?！　?.過熱器管、再過熱器管　　過熱器、再熱器管的金屬壁溫比蒸汽溫度高出30℃左右，在高參數(shù)鍋爐中是工作溫度最高、工作環(huán)境最為惡劣的部件，所用鋼材在滿足持久強度、蠕變強度要求的同時，還要滿足管子外壁抗煙氣腐蝕及抗煤粉顆粒腐蝕的性能及管子內(nèi)壁抗高溫高壓水蒸氣氧化的性能，并具有良好的冷熱加工工藝性能和焊接性能。由此可見，過熱器管、再過熱器管用鋼的開發(fā)是發(fā)展超（超）臨界鍋爐的技術(shù)關(guān)鍵之一。隨著鍋爐蒸汽溫度的升高，其溫度將繼續(xù)被提高，這就需要耐熱性更好的鋼材口。

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