NF709奥氏体耐热钢700℃的蒸汽氧化行为

采用氧化增重法、扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)研究了奥氏体耐热钢NF709在700℃高温蒸汽下的氧化动力学、氧化层形貌及成分分布。结果表明,该钢700℃蒸汽氧化动力学曲线符合Δm=ktz规律;随着氧化时间的增长,氧化层明显增厚,分层现象明显,可分为内、外两层。外层较厚,为疏松多孔结构的富铁氧化物,内层较薄,为致密的尖晶石结构的富铬氧化物。内层氧化物有效地阻止了元素的扩散,降低了氧化速率。     

喷丸对马氏体耐热钢高温蒸汽氧化行为的影响

利用高温蒸汽氧化试验装置对比研究P92、G115钢以及喷丸的G115钢的高温蒸汽氧化行为,结果表明,这3个试样的650℃蒸汽氧化动力学曲线符合ΔW=ktn规律.相同蒸汽氧化时间下G115钢的氧化质量增加远小于P92钢,主要是因为G115钢中富Cr层的形成和富Cu相在氧化层界面的析出.经喷丸处理的G115钢氧化质量增加小...     

喷丸奥氏体耐热钢抗蒸汽氧化性的研究与使用现状

奥氏体钢内壁喷丸处理作为一种新的提高材料抗蒸汽氧化性的技术,在超超临界火电机组受热面管的使用越来越广泛和成熟。概述了传统奥氏体钢在蒸汽氧化过程中氧化皮的形成结构,材料临界Cr含量 对富Cr层形成的影响,以及氧化皮结构与临界Cr含量 的关系。奥氏体钢内壁喷丸处理提高抗蒸汽氧化性的机理为：喷丸在管子内表面形成一层微米级厚度的喷丸层,喷丸层中晶粒碎化、晶格畸变、位错增多,在蒸汽氧化过程中,为基体内的Cr原子向表面扩散提供短路通道,使喷丸层表面Cr浓度提高,以形成富Cr层,减小氧化速率,提高抗蒸汽氧化性。归纳得出国内外关于喷丸奥氏体钢与传统钢管在600~750 ℃温度范围内,抗蒸汽氧化性的顺序依次为：600~700 ℃温度下,喷丸SUPER304(S30432)>喷丸TP347H≈喷丸TP321H≈TP310HCbN(HR3C)>SUPER304≈TP347HFG>TP304≈TP347H>TP321H;700~750 ℃下,TP310HCbN(HR3C)>喷丸TP347H>喷丸TP321H。同时归纳了喷丸工艺中,各因素对喷丸效果的影响,喷丸层质量的金相和硬度评价方法,以及目前喷丸奥氏体钢的实际应用现状。最后分析了喷丸奥氏体钢关于加工、焊接以及使用寿命等仍需研究解决的问题,展望了喷丸工艺向马氏体钢的推广使用。     

新型含铝奥氏体耐热钢高温氧化行为

对新型含铝奥氏体耐热钢分别在700、800和900℃下进行了循环氧化试验,并采用增重法研究了高温氧化动力学曲线,结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)系统地表征氧化膜层的元素、结构和形态。结果表明:该新型耐热合金氧化动力学曲线遵循抛物线规律; 700℃氧化膜主要由C_r2O_3和Fe_2O_3的混合氧化物与少量Al_2O_3构成;800和900℃氧化膜由内层的Al_2O_3和亚表层的(Cr,Al)_2O_3与表层的尖晶石结构的Fe(Al,Cr)_2O_4构成。     

Cr13Si5铁素体耐热钢1100℃下高温抗氧化性能研究

为提高焦罐内衬板的使用寿命,研制了一种成本较低的高硅中铬耐热钢--Cr13Si5铁素体耐热钢,借助光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等手段,从化学成分、铸态组织、氧化膜的形貌、构成和分布等方面对其1100℃下的高温抗氧化规律进行了分析和研究.结果表明,1100℃下,抗氧化性较好的为Cr13Si5铁素体耐热钢,原因是其氧化膜构成为SiO2和尖晶石结构氧化物MnCr2O4.紧邻基体的SiO2膜,明显降低了基体的氧化速率.粗大的碳化物破坏氧化膜的完整性,使得氧化膜容易脱落,阻碍了前期氧化膜的形成;而分布在奥氏体-铁素体界面上的细小碳化物对高温氧化前期氧化膜的形成影响不大.     

Fe—Cr—Ni—N高温耐热钢的抗氧化性研究

用氧化增重法分析了Fe-Cr-Ni-N在1200℃和1250℃,的抗氧化性能,探讨了C,Si,N等元素对合金抗氧化性的影响,并用X－射线衍射法对氧化膜的结构进行了分析;结果表明,当合金的Cr/C在100左右时,0．26－0．30％的C对合金的抗氧化性是有利的;N量较低时能降低合金的氧化,但当量＞0．30％时,氧化加剧,分析表明,尖晶石结构不利于合金形成优异的保护性氧化膜,最佳的保护性氧化膜应是SiO2与Cr2O3构成的复合氧化膜。     

700 ℃下Nb对HR3C奥氏体耐热钢蒸汽氧化行为的影响

目的 研究Nb含量对奥氏体耐热钢在水蒸气高温环境下氧化行为的影响。方法 选取两种不同成分的HR3C奥氏体耐热钢,在700℃、25 MPa纯水蒸气环境中进行氧化实验,实验周期为1000 h。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及光学显微镜,比较两种合金的高温氧化动力学结果,并对氧化物的微观形貌和成分以及合金的组织形貌进行观察和分析,探究Nb对HR3C奥氏体耐热钢蒸汽氧化的影响机制。结果 Nb的含量对HR3C奥氏体耐热钢的蒸汽氧化性能产生了显著的影响,HR3C-0#合金的氧化质量增量为0.7746 mg/cm²,显微硬度为258.9HV,HR3C-1#合金的氧化质量增量为1.716 19 mg/cm²,显微硬度为201.4HV,并且两种合金在蒸汽氧化过程中均出现了晶粒细化。结论 当Nb的含量在相对较低范围时,HR3C奥氏体耐热钢表现出良好的抗蒸汽氧化性能及较高的硬度;当合金中Nb的含量过高时,会恶化合金的抗蒸汽氧化性能以及显微硬度,样品表面生成了大量非保护性的岛状Fe2O3,并且伴随着组织结构发生晶粒细化的现象。     

Super304H钢表面铝扩散涂层的组织结构和抗蒸汽氧化性能

目的以Super304H钢为基体制备铝扩散涂层,提高其抗蒸汽氧化性能。方法通过料浆渗铝的方法在Super304H表面制备铝扩散涂层,采用不连续称重法对渗铝Super304H在650℃纯水蒸气中的氧化动力学进行研究,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对铝扩散涂层以及氧化膜的物相组成和微观组织结构进行表征和分析。结果渗铝过程中,料浆层中的Al向Super304H基体内扩散,而基体中的Fe向外扩散,形成接近化学平衡配比的FeAl外层和贫Al的FeAl中间层。Al不断通过FeAl层向奥氏体(γ)基体中扩散,使得基体中Al的浓度升高,当Al的浓度增加至临界值时,导致局部区域析出NiAl,后者的形核和长大进一步加剧其周围基体中Ni的贫化。随着γ基体中Ni元素含量的持续降低及Al含量持续升高,γ基体将变得不稳定,并逐步转变为铁素体(α-Fe),最终形成由α-Fe和弥散分布其中的NiAl相组成的互扩散层。在FeAl中Cr元素和水蒸气分子的共同作用下,铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中形成连续致密且与基体结合紧密的α-Al_2O_3膜,显著地降低了Super304H的氧化速率。结论采用料浆渗铝法,可在Super304H钢表面制备出三层结构的铝扩散涂层,由外到内依次为FeAl外层、贫Al的FeAl中间层、由α-Fe和弥散分布其中的NiAl组成的互扩散层。这种结构的铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中可形成α-Al_2O_3膜,降低Super304H的氧化速率,提高其抗蒸汽氧化性能。     

热电厂15CrMo钢管高温蒸汽氧化腐蚀机理研究

研究某热电厂锅炉过热器15CrMo钢管在540℃/3.9 MPa条件下运行3000 h发生高温蒸汽氧化失效行为.利用X衍射、扫描电镜和电子探针等对15CrMo锅炉氧化层形貌和氧化膜成分进行组织结构观察和分析,结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长理论,分析了这一特定条件下高温蒸汽氧化层的形成机理及其非正常失效原因.15CrMo钢在较短的服役过程中珠光体组织球化严重,达到4～5级,组织结构的退化导致力学性能严重下降同时炉管内壁发生严重的内氧化,从而降低管壁的有效厚度造成承压能力下降.晶界优先腐蚀,靠近晶界的基体组织内部形成大量孔洞,孔洞的形成是因离子扩散优先形成氧化点引起.氧化腐蚀产物分为内外两层,内氧化层结构疏松,方便了气体分子和金属离子的扩散,加剧了高温氧化的进行.     

晶粒尺寸对耐热钢在高温水蒸汽中的氧化行为的影响

从氧化动力学、氧化膜相组成及微观结构方面,研究了晶粒尺寸对18Cr-8Ni耐热钢在700 ℃下的高温水蒸汽中氧化行为的影响。结果表明：晶粒细化提高了耐热钢的抗水蒸汽氧化性能,降低了其氧化增重,推迟了失稳氧化的发生;晶粒细化改变了耐热钢氧化膜的微观结构,减小了“弹坑”区的尺寸且促进了“弹坑”区与合金界面上富Cr氧化物层的形成;晶粒细化对耐热钢抗水蒸汽氧化性能的改善主要归因于其对氧化物的形核和Cr向氧化膜/合金界面扩散的促进作用。     

基于热力学计算的水工况对耐热钢高温氧化行为影响

基于热力学计算方法,对6种不同的水工况条件下的高温氧分压进行了计算和对比.计算结果显示,TP347H和T91两种材料在570℃时高温氧化产物类型转变的临界氧分压约为1.0×10-15,而常规的加氧工况OT(1)、纯水工况、还原性全挥发处理工况AVT(R1)在此条件下的氧分压均高于1.0×10-10,因此认为常规的加氧工...     

含铝奥氏体耐热钢的高温氧化性能

以Fe-18Cr-30Ni为基础,添加不同含量的Al设计了4组新型奥氏体耐热钢。利用氧化质量增加法研究了4组新型奥氏体耐热钢在700、800和900 ℃下空气中的氧化行为,绘制了氧化动力学质量增加曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜的表面形貌及结构进行了表征。结果表明,1～3号钢在900 ℃时均形成了较为致密的Al2O3内层氧化膜,合金表面生成的复合氧化膜由内到外依次为 Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4;1号钢氧化过程中还形成了富（Cr, Fe）的混合氧化物,降低了Al2O3氧化膜的连续性;4号钢900 ℃并没有形成致密的Al2O3内层氧化膜,生成的复合氧化膜由内到外依次为 (Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4。     

改进高Cr铁素体耐热钢奥氏体化行为

开发了一种改进型的铁素体耐热钢,采用高精度差分膨胀仪对该钢种的奥氏体化行为进行了研究。研究表明加热速率对其微观组织和相变行为有着显著影响。随着加热速率的提高,原奥氏体晶粒尺寸下降,奥氏体转变所需的时间变短,奥氏体相变温度升高,并且还会导致沉淀无法充分溶解至基体中。     

某燃气轮机燃烧室合金高温蒸汽氧化行为研究

采用蒸汽氧化实验与热力学理论计算研究了DD5,K447A,GH3230以及GH3536共计4种燃气轮机用典型高温合金在高温蒸汽中的氧化行为。在1000℃下含10%H₂O的空气中,合金GH3230和K447A氧化增重遵循抛物线氧化规律,合金DD5和GH3536出现失重情况。合金K447A与GH3230表面形成了Cr₂O₃和Al₂O₃为主的氧化产物,其中合金GH3230因Al含量较低而发生内氧化现象。DD5表面发生Al₂O₃氧化膜剥落,而GH3536出现氧化物挥发。结果表明,4种合金的抗蒸汽氧化性能排序为K447>GH3230>DD5>GH3536。     

VM12-SHC与T92耐热钢在带压蒸汽中的抗氧化行为比较

对VM12-SHC和T92马氏体耐热钢在650℃/7 MPa及630℃/7 MPa带压蒸汽参数下进行了200、500、800、1300、2000 h抗蒸汽氧化对比试验。试样氧化增量采用电子天平测量,氧化膜厚度采用光学显微镜观察,氧化试样表面和横截面形貌采用扫描电镜(SEM)观察,微区成分和氧化物结构分别采用EDS能谱和X射线衍射(XRD)分析。试验结果表明,VM12-SHC的高温抗蒸汽氧化性能优于T92钢,650℃/2000 h和630℃/2000 h氧化速率仅分别为T92钢的65%和72%左右。随着温度升高和时间增加,VM12-SHC和T92钢在带压蒸汽中生成的氧化膜增加,氧化增量基本遵循抛物线氧化规律;氧化膜分为内外两层,外层氧化物为Fe_3O_4,内层氧化物为Fe Cr_2O_4。     

高Cr铁素体耐热钢与奥氏体耐热钢的异种材料扩散连接接头组织演变及力学性能

开展了高Cr铁素体耐热钢与TP347H奥氏体耐热钢的异种材料真空扩散连接实验,研究了扩散连接时间及焊后热处理工艺对扩散影响区组织演变和力学性能的影响。结果表明,随着扩散连接时间的延长,界面结合率逐渐增加。变形储存能差异与位错滑移的相互作用下,在扩散连接界面处发生动态再结晶形成了细小晶粒,最终演化成锯齿状的界面结合形态。扩散连接区晶界与晶粒内部析出细小弥散的MX、M23C6相。焊后热处理之后扩散连接区的晶粒进一步细化,位错相对稳定化,位错密度减少,小角度晶界增多,元素扩散更加充分。对获得的扩散连接试样进行不同温度的拉伸实验,断裂位置均位于基体中,说明获得了高质量的异种材料扩散连接接头。     

锅炉喷嘴用耐热钢的高温抗氧化性研究

以25-20耐热钢为基准,与几种自配锅炉喷嘴用奥氏体耐热钢在900℃及1050℃做了高温氧化对比试验。结果表明:Cr25Ni12Mn1Si2钢的抗氧化性接近25-20钢。用它代替25-20钢,可因Ni的加入量减少而带来明显的经济效益。并用扫描电镜对氧化膜做了初步的研究。     

稀土钇对FeCrNi耐热钢循环氧化行为的影响

采用增重法在1100℃、1150℃和1200℃条件下对Fe-21Cr-11Ni试验钢进行循环氧化试验,结合X射线衍射、扫描电镜及能谱等方法研究了钇元素在耐热钢抗高温氧化中的作用机理。结果显示,添加微量稀土钇元素能显著提高耐热钢的抗高温氧化性能。在氧化过程中,钇元素能促进铬元素向氧化层的扩散,在含钇耐热钢表面,形成了致密的粘附性好的Cr2O3层和FeCr2O4尖晶石外氧化物层,起到了很好的保护作用,在内氧化层中,钇元素不仅加强了SiO2钉扎,而且直接参与和强化了钉扎作用。     

锅炉喷嘴用耐热钢的高温抗氧化性研究

以25-20耐热钢为基准，与几种自配锅炉喷嘴用奥氏体耐热钢在900℃及1050℃做了高温氧化对比试验。结果表明：Cr25Ni12Mn1Si2钢的抗氧化性接近25-20钢。用它代替25-20钢，可因Ni的加入量减少而带来明显的经济效益。并用扫描电镜对氧化膜做了初步的研究。