高Cr鐵素體耐熱鋼相變過(guò)程及強(qiáng)化

前言

　　據(jù)報(bào)道，2020年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)9.5×10^9kW，其中火力發(fā)電容量仍將占很大比例。近年來(lái)，為解決日益突出的能源短缺及環(huán)境污染問(wèn)題，世界各國(guó)火力發(fā)電機(jī)組多采用逐步提高蒸汽工作溫度的方法來(lái)提高熱效率。因此，采用先進(jìn)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(dāng)重要的意義?！　”緯?shū)對(duì)超高臨界壓發(fā)電廠鍋爐管用高Cr鐵素體耐熱鋼作了詳實(shí)、系統(tǒng)的敘述。書(shū)中以其代表鋼種——綜合性能優(yōu)異的T91鋼為例，深入細(xì)致地研究了其不同實(shí)驗(yàn)條件下的相變過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出了新型鐵素體耐熱鋼來(lái)進(jìn)一步提高使用溫度。開(kāi)展的理論研究工作主要包括以下內(nèi)容：通過(guò)高精度線(xiàn)膨脹儀記錄體積效應(yīng)，獲得T91鋼相變過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)信息；結(jié)合現(xiàn)代材料分析方法，研究加熱過(guò)程中奧氏體狀態(tài)、冷卻過(guò)程中的冷卻速度、不同溫度等溫停留和不同溫度施加應(yīng)力等因素對(duì)T91鋼相變的影響，澄清了T91鋼相變過(guò)程及組織演化規(guī)律。為了達(dá)到提高電廠熱效率的目的，進(jìn)一步提高其使用溫度和許用應(yīng)力，是鐵素體耐熱鋼發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，在以上研究的基礎(chǔ)上，還需進(jìn)一步探討奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形對(duì)鐵素體耐熱鋼組織和性能的影響，通過(guò)成分設(shè)計(jì)與控軋控冷工藝相結(jié)合，探索強(qiáng)化鐵素體耐熱鋼的新途徑，力爭(zhēng)開(kāi)發(fā)出650℃蒸汽溫度下使用的新型鋼材，為國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)建立系統(tǒng)深入的理論基礎(chǔ)，并提出切實(shí)可行的發(fā)展方向，以此推動(dòng)我國(guó)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(guò)程及強(qiáng)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(kāi)發(fā)、性能、組織結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化機(jī)理和生產(chǎn)應(yīng)用等方面對(duì)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(diǎn)闡述了加熱和冷卻過(guò)程中各工藝因素對(duì)其相變過(guò)程的影響，在此基礎(chǔ)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(qiáng)化方法來(lái)提高鐵素體耐熱鋼的使用溫度，并從成分設(shè)計(jì)、熱處理工藝、組織演化規(guī)律及機(jī)理等方面予以論證?！　　陡逤r鐵素體耐熱鋼相變過(guò)程及強(qiáng)化》可供材料科學(xué)、冶金工業(yè)和動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員及高等學(xué)院相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生閱讀和參考。

書(shū)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(jiǎn)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(guó)外超（超）臨界機(jī)組的發(fā)展1.2.2 我國(guó)超（超）臨界機(jī)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(jiǎn)介第3章 高Cr鐵素體耐熱鋼的代表鋼種——T91鋼3.1 合金設(shè)計(jì)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(qiáng)化方式3.3 性能特點(diǎn)3.4 鐵素體耐熱鋼在我國(guó)的應(yīng)用情況3.4.1 應(yīng)用現(xiàn)狀3.4.2 發(fā)展前景第4章 奧氏體化過(guò)程的研究4.1 線(xiàn)膨脹曲線(xiàn)測(cè)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(guò)程分析4.2.1 奧氏體化試驗(yàn)4.2.2 線(xiàn)應(yīng)變量變化分析4.2.3 奧氏體體積分?jǐn)?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(guò)程中碳化物溶解過(guò)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(guò)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(xiàn)應(yīng)變量變化分析5.1.2 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物體積分?jǐn)?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(duì)馬氏體相變的影響5.2.1 馬氏體相變開(kāi)始溫度的確定5.2.2 淬火速度對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度的影響5.2.3 淬火速度對(duì)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(guò)程及內(nèi)在機(jī)制6.1 奧氏體穩(wěn)定化試驗(yàn)6.2 穩(wěn)定化過(guò)程分析6.2.1 正常連續(xù)冷卻相變過(guò)程6.2.2 Ms點(diǎn)以上保溫6.2.3 Ms點(diǎn)以下保溫6.3 奧氏體穩(wěn)定化機(jī)理6.3.1 Ms點(diǎn)以上保溫6.3.2 Ms點(diǎn)以下保溫6.4 穩(wěn)定化程度第7章 外加微小應(yīng)力下馬氏體相變過(guò)程分析7.1 外加微小應(yīng)力下相變過(guò)程分析7.1.1 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定7.1.2 線(xiàn)應(yīng)變量變化的分析7.1.3 馬氏體相變開(kāi)始點(diǎn)的確定7.1.4 不同溫度下M點(diǎn)與應(yīng)力的關(guān)系7.2 外加微小應(yīng)力下相變機(jī)制的研究7.2.1 應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變7.2.2 應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變7.3 外加微小應(yīng)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(jìn)一步發(fā)展方向8.1.1 鐵素體耐熱鋼前沿科學(xué)問(wèn)題8.1.2 形變熱處理工藝的應(yīng)用8.2 強(qiáng)化機(jī)理說(shuō)明8.3 強(qiáng)化工藝探索8.3.1 試驗(yàn)過(guò)程8.3.2 形變熱處理后組織特征8.4 性能測(cè)試參考文獻(xiàn)

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(guò)熱器管、再過(guò)熱器管及聯(lián)箱與管道等，這些部件運(yùn)行在惡劣的工況條件下，有很高的用鋼要求。　　1.水冷壁管　　水冷壁管用鋼一般應(yīng)具有一定的室溫和高溫強(qiáng)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。　　通常超（超）臨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(diǎn)使其焊后不可能在爐內(nèi)進(jìn)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(yù)熱、焊后不熱處理的條件下，滿(mǎn)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(shí)煤粉顆粒運(yùn)動(dòng)速度最快的區(qū)域，積垢導(dǎo)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(wèn)題?！　?.過(guò)熱器管、再過(guò)熱器管　　過(guò)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(mǎn)足持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度要求的同時(shí)，還要滿(mǎn)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(jiàn)，過(guò)熱器管、再過(guò)熱器管用鋼的開(kāi)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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