一種含鈮新型奧氏體耐熱鋼組織與力學性能的研究.pdf

1、隨著經濟的發(fā)展和工業(yè)技術的進步，高放廢物也隨之大量增加。為了安全有效必須妥善處理高放廢物，有學者提出將高危高放廢物高溫熔融后澆注到容器中密封然后做填埋處理。310S奧氏體耐熱鋼具有良好的加工性能和力學性能，是接收容器的首選材料，但310S鋼在高溫下僅依靠固溶強化，強度不足。為了提高310S鋼高溫力學性能，本研究提出在310S鋼中的基礎上添加Nb元素來提高其高溫強度的思路。為此，本文首先利用Thermo-Calc熱力學軟件設計了一系列含N

2、b新型奧氏體耐熱鋼，對不同Nb含量的奧氏體耐熱鋼的顯微組織、力學性能以及熱加工性能進行了系統(tǒng)研究。論文主要研究內容和結論如下：
　?。?）利用熱力學計算軟件Thermo-Calc，設計了一系列不同Nb含量的新型奧氏體耐熱鋼。在此基礎上，通過真空感應爐和氣體保護澆注制備了 Nb含量為0、0.036 wt.％、0.12 wt.%、0.32wt.%和0.54 wt.%的新型奧氏體耐熱鋼，通過金相顯微鏡和掃描電鏡對鍛后組織觀察表明熱力學計

3、算和實驗結果吻合良好。
　?。?）對不同 Nb含量新型奧氏體耐熱鋼進行固溶處理后，測試了不同 Nb含量新型奧氏體耐熱鋼的室溫和高溫力學性能。結果表明：隨著Nb含量增加材料室溫強度變化不大，但高溫強度逐漸提高，達到了通過添加Nb元素來提高材料高溫強度的目標。同時，Nb的添加會略微降低材料的室溫沖擊韌性。
　　（3）采用 Gleeble熱模擬壓縮實驗，研究不同 Nb含量奧氏體耐熱鋼的在900~1200℃溫度范圍內和0.001-1

4、~10s-1應變速率下的熱變形特征。根據(jù)雙曲正弦模型建立Z參數(shù)與峰值應力的關系，發(fā)現(xiàn)隨著Z值的增加，材料的峰值應力也增加，同時材料的動態(tài)再結晶也越難發(fā)生。利用Laasraoui和jonas模型建立高溫應力-應變模型，發(fā)現(xiàn)在相同應變速率和相同溫度條件下，材料的峰值應力、穩(wěn)態(tài)應力以及飽和應力隨著Nb含量升高而提高；同時Nb會抑制動態(tài)再結晶，提高材料熱變形激活能。結合動態(tài)材料模型和連續(xù)失穩(wěn)判據(jù)，繪制了不同Nb含量的奧氏體耐熱鋼的熱加工圖。