【摘 要】
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随着能源的日益紧缺和环保意识的提高,尽可能提高超超临界火力发电机组的热效率迫在眉睫,而能够在更高温度下稳定运行的耐热钢材料是解决问题的关键。9%Cr系的耐热钢在高温下
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随着能源的日益紧缺和环保意识的提高,尽可能提高超超临界火力发电机组的热效率迫在眉睫,而能够在更高温度下稳定运行的耐热钢材料是解决问题的关键。9%Cr系的耐热钢在高温下的抗氧化能力较弱,不能很好的平衡蠕变性能和抗氧化性能。因此,我们设计了一种新型的9%Cr马氏体耐热钢,对其抗氧化性能和抗蠕变性能进行了研究。结论如下:(1)实验钢经正火-回火热处理后,获得的组织为由少量δ-铁素体和回火马氏体组成的双相钢;M23C6和MX相在热处理过程中析出;使用三种寿命评估方法预测实验钢在650℃/105 h条件下的持久强度小于理论设计的100MPa,但是高于现行的P92钢。(2)实验钢在650℃、675℃、725℃、750℃条件下的蠕变断裂形式均为韧性断裂;在蠕变过程中,其马氏体结构发生退化,板条特征逐渐消失;Laves相在蠕变过程中析出,M23C6和MX相在蠕变过程中聚合长大使得持久强度下降。(3)在经过一定时间氧化之后实验钢表面形成了保护性的氧化层,实验钢在650℃空气中氧化8679h后氧化层分为两层,外层主要为Fe2O3和FeCr2O4,内层主要为CrMn1.5O4;实验钢在650℃含20%H2O空气中氧化1012h后氧化层分为两层,外层主要为Fe2O3和Fe3O4,内层主要为Cr2O3和CrMn1.5O4。(4)实验钢在不同温度下含20%H2O中氧化600h生成的氧化膜结构存在较大差异,在600℃含20%H2O环境下氧化600h氧化膜主要成分为Fe2O3/Fe3O4;在650℃含20%H2O环境下氧化600h氧化膜主要成分为Fe2O3/FeCr2O4/Fe3O4;在700℃含20%H2O环境下氧化600h氧化膜主要成分为CrMn1.5O4/Cr2O3;造成这种差异的主要原因是温度影响了Cr3+在基体中的扩散速率。
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