超超临界锅炉用奥氏体耐热钢热变形行为研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文超超临界锅炉用奥氏体耐热钢热变形行为研究摘要HR3C和super304H奥氏体耐热钢因其高温下蠕变断裂强度高、抗蒸汽氧化和抗烟气腐蚀性能优异，成为超临界（SC）和超超临界（USC）火力发电机组的首选材料。目前，我国HR3C和super304H的生产技术与国外相比仍有较大差距，实际轧制过程中存在开裂、组织不均匀等材料缺陷，影响产品的成材率和质量。解决问题的关键在于控制热加工工艺以求获得均匀细小的再结晶组织，从而改善使用性能。研究HR3C和super304H的高温塑性变形行为，对优化热加工参数，把握变形过程中组织演变

2、，提高材料的综合性能具有显著的实际意义。本文中作者利用Gleeble1500D热力模拟试验机对HR3C和super304H两种奥氏体耐热钢进行等温单道次热压缩试验，得到了HR3C和super304H在不同变形条件下的应力-应变曲线，结合变形组织观察，研究了变形温度和应变速率对流变应力及组织演变的影响；最后采用动态材料模型（DMM）分别构建并分析了HR3C和super304H的加工图，得到如下结论：（1）HR3C和super304H奥氏体耐热钢在高温塑性变形过程中，应力-应变曲线都遵循一定的特征：变形初期，位错密度增加，加工硬化占主导，流变应力

3、增大；随着变形程度的增加，动态软化作用开始逐渐增强，与加工硬化作用相当时，应力达到最大值；随着进一步的变形，动态软化作用强于加工硬化，应力逐渐降低趋于稳定，此时动态软化作用和加工硬化处于动态平衡。（2）HR3C和super304H的流变应力均随应变速率的提高而增大，随I太原理工大学硕士研究生学位论文变形温度的升高而降低；应变速率、变形温度对峰值应力的影响都可用Arrhenius双曲正弦关系来描述。（3）应变速率、变形温度对HR3C和super304H动态再结晶组织均产生一定影响：变形温度的升高，应变速率的降低促进动态再结晶的形核和长大，即高温

4、和低应变速率下动态再结晶进行程度比较充分，晶粒尺寸较大。（4）温度范围950~1250℃，应变速率范围0.001~1.0s-1内，HR3C奥氏体耐热钢的热变形方程为ε=8.79×1018×[sinh(0.0091σ5.113p)]exp(-558×10/RT)峰值应力可用Z参数表示：1/20.1960.391ZZσ109.89ln1pAA（5）温度范围850~1250℃，应变速率范围0.01~1.0s-1内，super304H奥氏体耐热钢热变形方程为17×[sinh(0.00

5、70σ4.783ε=3.62×10p)]exp(-482×10/RT)峰值应力可用Z参数表示：1/20.2090.418ZZσ142.85ln1pAA（6）分别对HR3C和super304H的加工图进行分析，并结合组织演变发现：在研究范围内，HR3C奥氏体耐热钢的最佳工艺参数范围是变形温度1180~1250℃，应变速率0.1~1.0s-1及变形温度1100~1180℃，应变速率0.007~0.03s-1；super304H奥氏体耐热钢的最佳工艺参数范围是变形温度1150~12

6、50℃，应变速率0.1~1.0s-1。（7）HR3C奥氏体耐热钢的热激活能为558kJ/mol，super304H奥氏体耐热钢激活能为482kJ/mol。前者高的原因是HR3C耐热钢中合金成分含II太原理工大学硕士研究生学位论文量高，且对激活能增大有较强作用的Cr、Ni元素含量也远远高出super304H耐热钢。关键词：奥氏体耐热钢，高温塑性变形，再结晶，加工图III太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONTHEHOTDEFORMATIONBEHAVIOROFAUSTENITICHEATRESISTANTSTEELFORULTRA-

7、SUPERCRITICALBOILERSABSTRACTHR3Candsuper304Hausteniticheatresistantsteelshavebecomethepreferredmaterialsofsupercritical(SC)andultra-supercritical(USC)generatingsetduetoitshighcreeprupturestrength,goodsteamoxidationresistanceandfluegasresistance.Sofar,thereisstillalargegapin

8、theproductiontechnologyofHR3Candsuper304HinChinacomparedwithforeigncountries.Thepr