《微量合金元素對超超臨界鍋爐用S30432鋼納米析出相的影響》是依託上海大學，由朱麗慧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微量合金元素對超超臨界鍋爐用S30432鋼納米析出相的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱麗慧
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
S30432奧氏體鋼是超超臨界機組鍋爐用首選鋼種之一。國產S30432 鋼管外推持久強度與國際先進水平相比仍有一定差距，並且Mo對S30432持久強度影響的機理尚不明確。我們前期研究發現，控制富Cu相的長大、延緩Nb(C,N)的長大及向Z相的轉變對提高S30432鋼的持久強度非常重要。本課題提出在S30432鋼中加入少量V，減慢MX的長大和延緩Z相的形成的構想，同時將特別藉助三維原子探針，通過對富Cu相析出與長大過程中界面處的成分變化，以及Nb(C,N)的長大和轉變過程中界面處的成分變化，研究 微量合金元素Mo、V對S30432耐熱鋼中富Cu相的析出與長大，以及Nb(C,N)的長大和轉變的影響。在此基礎上，通過控制富Cu相的長大、延緩Nb(C, N)的長大及向Z相的轉變，達到進一步提高S30432鋼持久強度的目的，為最佳化S30432鋼的成分提供理論依據。
結題摘要
S30432 奧氏體鋼是超超臨界機組鍋爐用首選鋼種之一。國產S30432 鋼管外推持久強度與國際先進水平相比仍有一定差距，並且“Mo 對S30432 持久強度影響的機理”尚不明確。本項目特別藉助3DAP研究了S30432鋼中納米析出相Nb(C,N) 和富Cu 相時效及持久過程中的析出、長大行為，同時研究S30432鋼650 ℃時效，625℃、650℃和700℃持久過程中析出相的變化對性能的影響。在此基礎上，研究了Mo和V的加入對S30432鋼性能的影響，為提高S30432 鋼的持久強度、最佳化成分提供理論依據。研究結果表明：時效、持久過程中析出的細小、彌散的富Cu相是該鋼最主要的強化相，它的沉澱強化作用占S30432鋼持久強度的59％左右。富Cu相是影響S30432鋼時效、持久過程中硬度、強度變化的最主要因素。3DAP研究表明，時效僅5h就明顯析出富Cu相，顆粒中的Cu含量快速增高，Fe、Cr和Ni原子快速減少。隨時效時間延長，富Cu相逐漸長大，數量減少。時效時間從5h增加到500h，Cu含量逐漸增加，Fe、Cr、Ni含量隨著Cu含量增加被排斥而逐漸減少。時效至3000h，Cu含量已達90%。Mn、Al和Ni在團簇內部和基體界面處發生明顯的富集，可能是富Cu相長大緩慢的原因。富Cu相高溫持久過程中的長大符合LSW理論，長大激活能為231kJ/mol。富Cu相直徑小於6nm，切過機制起主導作用。當富Cu相長大超過6nm時，Orowan繞過機制起主導作用。控制富Cu相直徑在6nm左右，析出強化效果最大。加入Mo後，S30432鋼中的MX析出相的數量略有減少，但會抑制MX的粗化，增強基體的固溶強化作用。Mo加入到S30432鋼後，短時高溫強度稍有提高，塑性提高明顯。相比於力學性能，Mo對S30432鋼的耐點蝕和耐晶間腐蝕改善更有效。國外鋼鐵生產企業在S30432鋼中加入Mo，更多地是為了改善S30432鋼的耐蝕性能。S30432鋼中添加少量的V促進析出觸鬚狀Z相，Z相尺寸細小，長大速度非常緩慢，析出強化作用顯著，有效提高了S30432鋼的持久強度。在S30432鋼中加入V阻礙動態回復再結晶的發生。在1000℃和1050℃，V對S30432鋼的動態回復再結晶的阻礙作用最顯著。加入Mo和V後成分最佳化的S30432鋼持久強度得到了提高，達到了本項目的預期目標。
