TiC強化珠光體熱強鋼的高溫性能研究.pdf

1、顆粒彌散強化鋼基材料近年來受到了廣泛的關(guān)注，在許多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。尤其應(yīng)用原位合成工藝制備這類材料，增強體與基體結(jié)合良好，且成本低、工藝簡單，增強體大小和數(shù)量易于控制，能避免其它工藝方法中通常出現(xiàn)的一系列問題。然而，迄今為止對顆粒彌散強化鋼的研究主要旨在室溫條件下應(yīng)用，所選的基體合金主要是不銹鋼和工具鋼。對于這類材料在耐高溫條件下的應(yīng)用以及相關(guān)的學術(shù)問題的報道甚少。
　　 本文的研究屬于耐高溫鋼鐵材料（耐熱鋼）的范疇。

2、在熱能、冶金及化工等領(lǐng)域里，耐熱鋼是主要結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用范圍很廣。在高溫服役條件下，要求這類材料具有足夠的強度，抗氧化和耐腐蝕性能，在一些苛刻的服役環(huán)境中，現(xiàn)有的材料往往還不能滿足要求。為了改善耐熱鋼的性能，目前常用的方法是合金化，即在鋼中添加Cr、Ni、Mo、V等合金元素，但往往成本較高，且有時效果還達不到產(chǎn)品的要求。本文的目的是將TiC彌散強化技術(shù)應(yīng)用于耐熱鋼的領(lǐng)域。
　　 本文以27Cr2珠光體熱強鋼為母合金，采用熔體原位合

3、成技術(shù)，制備了TiC顆粒彌散強化熱強鋼。為了確定合理的原位合成工藝，制備材料時分別采用了三種鈦碳比。此外，為了和現(xiàn)有的珠光體熱強鋼對比，本文還用同樣的熔煉和熱加工工藝制備了27Cr2和27Cr2Mo1V兩種相同基體的珠光體熱強鋼。通過熔煉鑄造，熱形變加工，以及熱處理等多道加工程序后，設(shè)計的各種合金被加工成型材。然后綜合運用各種現(xiàn)代分析方法，系統(tǒng)研究了TiC彌散強化鋼和對比材料的顯微組織，力學性能，抗蠕變性能，抗氧化性能和耐磨損性能。

4、r>　　 27Cr2熱強鋼（母合金）的顯微組織由珠光體和鐵素體組成。用原位合成工藝在母合金中引入TiC后，鋼的顯微組織得到細化。如果預(yù)制塊中鈦碳比不同，得到的強化鋼的顯微組織也有所不同。當鈦碳比為5:1時，強化鋼基體相的組織與母合金基本相同。鈦碳比為4:1的強化鋼基體組織中珠光體增多，而鈦碳比為6:1的強化鋼基體組織中珠光體減少。
　　 強化鋼中TiC顆粒呈多邊形塊狀形貌，大小在3-10μm之間。顆粒在基體相中分布均勻，且與基

5、體結(jié)合良好。TiC顆粒的引入提高了珠光體熱強鋼的室溫和高溫強度，但降低了塑性。TiC顆粒的引入在一定程度上提高了珠光體熱強鋼27Cr2鋼在550℃溫度下的抗蠕變性能。然而與采用Mo和V等元素合金化方法相比，TiC對鋼的抗蠕變性能的改善作用不是十分理想。
　　 對于27Cr2珠光體鋼，采用Mo和V的合金化和TiC顆粒的彌散強化技術(shù)均具有提高合金的抗高溫氧化性能的作用，且TiC的引入對改善合金抗氧化性的效果更顯著。TiC體積分數(shù)越高