新型含铝奥氏体耐热钢材料内容简介

新型含铝奥氏体耐热钢是近十余年开发的新一代奥氏体耐热钢，具有优异高温持久蠕变性能和抗氧化性能，应用前景广阔，成为近年来高温耐热结构材料研究的热点方向。本书系统介绍了作者团队在新型含铝奥氏体耐热钢的成分优化设计、组织结构控制、高温性能调控等方面的研究成果，书中涉及的相关理论及工艺调控技术手段对含铝元素耐热结构材料及高温合金具有重要学术参考价值和应用指导意义。

《新型含铝奥氏体耐热钢材料》可供高等院校金属材料领域相关专业高年级本科生和研究生，以及专业技术人员学习参考。

新型含铝奥氏体耐热钢材料

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122379689

版次：1

商品编码：12790789

品牌：化学工业出版社

包装：平装

开本：16开

出版时间：2021-12-01

用纸：胶版纸

页数：220

正文语种：中文

绪论/1

第1章新型含铝奥氏体耐热钢的合金设计及强化/7

1.1新型含铝奥氏体耐热钢的研究背景7

1.2新型含铝奥氏体耐热钢的合金元素8

1.2.1合金元素作用机制8

1.2.2合金元素设计原则16

1.3新型含铝奥氏体耐热钢的强化机制19

1.3.1固溶强化20

1.3.2位错强化21

1.3.3晶界强化21

1.3.4第二相强化22

1.3.5细晶强化24

1.3.6弥散强化24

1.4新型含铝奥氏体耐热钢中的第二相25

1.4.1MC型碳化物25

1.4.2Laves相26

1.4.3B2-NiAl相27

1.4.4γ′相28

1.4.5σ相29

1.4.6M23C6相29

1.5本章小结与展望30

参考文献31

第2章新型含铝奥氏体耐热钢的冷变形组织及性能/33

2.1冷变形对金属显微组织的影响33

2.2EBSD技术及其原理概述35

2.2.1EBSD的工作原理36

2.2.2EBSD技术的应用36

2.3冷变形新型含铝奥氏体耐热钢的微观组织38

2.3.1冷变形AFA钢中的组织分布39

2.3.2冷变形AFA钢中的第二相46

2.3.3冷变形AFA钢中的位错48

2.4冷变形新型含铝奥氏体耐热钢的织构演变52

2.4.1AFA钢的冷轧变形织构53

2.4.2AFA钢的退火织构53

2.4.3影响轧制织构和再结晶织构的因素55

2.5冷变形新型含铝奥氏体耐热钢的室温力学性能57

2.5.1材料室温力学性能的测试方法57

2.5.2冷变形AFA钢的拉伸性能61

2.5.3冷变形AFA钢的维氏硬度65

2.5.4冷变形过程中的强化机理65

2.6冷变形新型含铝奥氏体耐热钢的高温蠕变行为68

2.6.1冷变形AFA钢的蠕变组织演化68

2.6.2冷变形AFA钢的蠕变变形机理70

2.6.3冷变形AFA钢的高温蠕变性能73

2.6.4蠕变过程中位错和第二相对AFA钢的强化74

2.7冷变形新型含铝奥氏体耐热钢的高温氧化行为75

2.7.1原始显微组织对AFA钢高温氧化行为的影响76

2.7.2AFA钢的高温氧化微观组织78

2.7.3AFA钢的高温氧化性能87

2.8本章小结与展望90

参考文献92

第3章新型含铝奥氏体耐热钢的热变形组织及性能/95

3.1热变形特点及其对组织和性能的影响96

3.1.1热变形的特点96

3.1.2热变形对组织和性能的影响97

3.1.3热变形的晶粒大小控制98

3.2奥氏体耐热钢高温变形机理101

3.3热变形新型含铝奥氏体耐热钢的微观组织103

3.3.1热变形AFA钢的微观组织104

3.3.2热轧退火AFA钢的微观组织118

3.4热变形新型含铝奥氏体耐热钢的织构128

3.4.1热轧变形织构的形成128

3.4.2再结晶织构的形成129

3.4.3影响织构形成的因素130

3.4.4热轧AFA钢的变形织构分析130

3.5热变形新型含铝奥氏体耐热钢的力学性能133

3.5.1热变形AFA钢的硬度分析133

3.5.2热变形AFA钢的室温拉伸性能135

3.6本章小结及展望139

参考文献140

第4章新型含铝奥氏体耐热钢的热处理组织及性能/142

4.1热处理知识介绍143

4.1.1钢的热处理原理143

4.1.2钢的热处理工艺145

4.2新型含铝奥氏体耐热钢的热处理显微组织151

4.3新型含铝奥氏体耐热钢的相组成演变特征156

4.3.1加热温度对AFA钢相组成的影响156

4.3.2冷却速度对AFA钢相组成的影响163

4.4新型含铝奥氏体耐热钢中第二相的析出演变167

4.4.1加热温度对第二相析出演变的影响167

4.4.2冷却速度对第二相析出演变的影响170

4.5热处理新型含铝奥氏体耐热钢的力学性能172

4.5.1AFA钢热处理后的硬度分析172

4.5.2AFA钢热处理后的拉伸性能173

4.5.3AFA钢热处理后的冲击韧性178

4.5.4AFA钢热处理后的高温蠕变性能179

4.6本章小结及展望185

参考文献186

第5章新型含铝奥氏体耐热钢的等温时效及持久蠕变行为/188

5.1新型含铝奥氏体耐热钢的等温时效显微组织189

5.2新型含铝奥氏体耐热钢等温时效过程的第二相193

5.2.1第二相的确定193

5.2.2等温时效过程中第二相的粗化195

5.3新型含铝奥氏体耐热钢时效后的高温持久蠕变行为197

5.3.1高温蠕变后AFA钢的显微组织197

5.3.2高温蠕变后AFA钢中的第二相199

5.3.3第二相的析出关系研究200

5.3.4高温持久蠕变行为203

5.3.5蠕变强化机制206

5.4应力对新型含铝奥氏体耐热钢高温持久蠕变行为的影响208

5.4.1不同应力下AFA钢的高温持久蠕变曲线208

5.4.2应力与稳态蠕变速率关系209

5.5本章小结与展望212

参考文献213

第6章新型含铝奥氏体耐热钢的未来展望/215

6.1新型含铝奥氏体耐热钢的合金成分215

6.2新型含铝奥氏体耐热钢的组织结构217

6.3新型含铝奥氏体耐热钢的高温性能218 2100433B

高铬铸铁铸态基体组织通常不是单一组织，含有奥氏体、珠光体，厚大缓冷铸件中还存在一些二次碳化物以及少量其他非固溶相。为了达到硬化目的，淬火第一个步骤就是将铸件加热超过A_C3，保温一定时问后，使铸态基体组织转变成为单一的奥氏体组织。这一过程称为奥氏体化。

铸态基体组织对奥氏体化过程有一定影响。因为不同相组分在奥氏体化温度下的转变和元素溶解情况是不相同的。例如层状珠光体的碳扩散距离短，易于分解，在奥氏体化过程中能较快达到固溶体的成分平衡。珠光体基体高铬铸铁能在较短加热时间内获得均匀的奥氏体组织，因此规定高铬铸铁件淬火前实行预珠光体化处理是有益的。

高铬铸铁件加热到A_C1度后，基体局部组织开始发生点阵改组，出现α→γ转变。随温度增高，γ转变量逐渐增加。理论上铸件温度达到A_C3，转变应该停止。但是，实际测定结果表明，铸件加热到稍高于A_C3温度进行奥氏体化，α→γ转变的速度比较缓慢，即使保温时间很长，也难以使基体全部成为单一奥氏体组织。此外生成的奥氏体组织化学成分很不均匀，并且含有许多未溶碳化物以及其他熔点较高的杂质。已发现细小的碳化物常常成片弥散分布。这些不纯物不但影响过冷奥氏体的转变，而且也会使转变产物组织均匀性显著下降，最终导致铸件力学性能降低。

加热温度超过A_C320～30℃，α→γ转变才开始逐渐趋于停止。高铬铸铁通常采用的奥氏体化温度超过A_C370～120℃以上。这样的温度既是为了奥氏体组织充分均匀化，也是进行脱稳处理的需要。

确定某一铸件的奥氏体化温度，需要知道该铸件的A_C3温度。但是高铬铸铁含有多种合金元素，直接影响A_C3温度，难以写出各元素质量分数对A_C1和A_C3温度综合影响的表达式。

碳在奥氏体中的溶解度随奥氏体化温度提高而增加，适当提高奥氏体化温度会使淬火后马氏体的硬度上升。但是过度提高温度将产生相反效果。例如奥氏体化温度超过100℃以后，由于二次碳化物重新溶入奥氏体，使奥氏体含碳量增多、组织稳定性提高，淬火后铸件中残余奥氏体在基体中的体积分数可能超过70%。因此，高铬铸铁件奥氏体化温度不应超过980～1000℃。

铸件在炉内加热到预定的奥氏体化温度后开始计算奥氏体化保温时问。此时间过程包括：铸件整体达到奥氏体化温度所需时问、成分均匀化及二次碳化物析出所需时间。

奥氏体化所需时间中，成分均匀化所需时问比较长，铬、碳含量较高时需要的时间更长。其次是铸件结构所决定的铸件整体加热到奥氏体化温度所需时问。在炉内升温过程

中，铸件的实际温度总是滞后于炉子的测定温度，而且铸件的模数越高，滞后越显著。铸件表面温度向内部传导，是滞后的重要原因。据测定，二次碳化物析出时间并不长，一般高铬铸铁件整体达到奥氏体化温度后，20min即可结束析出过程。这可能与铸件加热过程中已有二次碳化物析出有关。

铸件具体的奥氏体化保温时间，可以这样计算：厚度25mm的铸件基本保温时间为2h，厚度每增加25mm保温时间增加1h。或根据铸件最大模数计算保温时间，1cm模数铸件保温时间2h，每增加1cm模数，增加0.5h。即：保温时间=2h 0.5h/1cm模数.

如果加热前铸件的基体组织为珠光体，保温时间可适当减少。

其显微组织为奥氏体。它是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%~25%）而形成的，具在奥氏体组织的不锈钢。奥氏体型不锈钢以Cr18Ni19铁基合金为基础，在此基础上随着不同的用途，发展成图1-2所示的铬镍奥氏体不锈钢系列。

奥氏体-铁素体型不锈钢

其显微组织为奥氏体加铁素体。铁素体的体积分数小于10%的不锈钢，是在奥氏体钢基础上发展的钢种。