汽车排气系统热端用15Cr型铁素体不锈钢析出行为及其对高温力学性能影响的研究

汽车排气歧管论文 铁素体不锈钢论文 高温时效论文 高温强度论文 析出相论文
论文详情
汽车排气歧管是发动机废气经过的第一个部件,长期处在高温环境中。因此排气歧管要具备优良的耐高温性能,尤其是要具有良好的热疲劳性能,而热疲劳性能跟高温强度有关,高温强度越高热疲劳性能越好,材料的使用寿命越长。本文主要研究了汽车排气歧管用15Cr型铁素体不锈钢析出行为及其对高温力学性能的影响。为此选择了三种成分实验钢分别是:0.014C-0.53Nb钢、0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢和0.0022C-0.48Nb钢。对所选实验钢进行固溶和高温时效处理,采用高温拉伸方法对其进行高温力学性能测试。根据相关研究表明,固溶Nb含量越高则高温强度就越高,采用相分析方法,确定三种钢长时间高温时效后主要析出相及固溶Nb含量。采用XRD、扫描电镜以及透射电镜分析三种钢中析出相在时效过程中的变化。结果表明:(1)随着时效时间的增加,0.014C-0.53Nb钢和0.0022C-0.48Nb钢高温屈服强度下降较快,而0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢高温屈服强度较为稳定,且900℃时效500h后0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢高温屈服强度明显高于其它两种钢。(2)900℃时效500h后:0.014C-0.53Nb钢中主要析出相为M6C (Fe3Nb3C),固溶Nb从0.247wt%降到0.097wt%;0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢中主要析出相为Laves (Fe2Nb),固溶Nb从0.295wt%降到0.161wt%;0.0022C-0.48Nb钢中主要析出相是M6N (Fe3Nb3N),固溶Nb从0.224wt%降到0.179wt%。长时间时效后固溶Nb含量均下降,0.014C-0.53Nb钢和0.0022C-0.48Nb钢强度随固溶Nb含量减少而强度降低,主要是由于M6C (Fe3Nb3C)相和M6N (Fe3Nb3N)相生成。含Ti钢中固溶Nb下降但强度变化不大,说明Laves (Fe2Nb)相是一种有益于高温强度的相。(3)高温环境下,晶界成为薄弱环节,析出相在晶界存在时可起到拖拽晶界和强化晶界作用。三种钢在900℃时效500h后,析出相在晶界的分布和形貌各不相同:M6C(Fe3Nb3C)相在晶界粗化且不连续分布,Laves (Fe2Nb)相在晶界粗化且沿晶界连续分布,M6N (Fe3Nb3N)相在长时间时效后沿晶界分布明显;晶界析出的M6C (Fe3Nb3C)相和M6N(Fe3Nb3N)相呈胞状生长,特征是一边平行于晶界生长,另一边则朝着一个晶粒内部呈弧形生长。Laves (Fe2Nb)相在晶界分布是呈凸透镜状生长,特征呈两边薄中间厚。正是由于三种析出相在晶界的形貌,以及其与晶界的共格关系影响着晶界的强度,从而引起时效过程中屈服强度的变化。
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
目录第7-11页
第一章 绪论第11-33页
    1.1 引言第11-12页
    1.2 汽车排气歧管、用材及其发展第12-17页
        1.2.1 排气系统的组成第12-13页
        1.2.2 排气歧管用材的性能要求第13页
        1.2.3 排气歧管的用材及其发展第13-17页
            1.2.3.1 排气歧管用不锈钢第13-15页
            1.2.3.2 国外排气歧管用铁素体不锈钢及其发展过程第15-16页
            1.2.3.3 国内排气歧管用铁素体不锈钢及其发展第16-17页
    1.3 排气歧管的热疲劳性能第17-18页
    1.4 高温强化方式第18-28页
        1.4.1 固溶元素强化第18-23页
            1.4.1.1 固溶元素强化原理第18-19页
            1.4.1.2 合金元素Nb、Ti和Mo对性能的影响第19-20页
            1.4.1.3 固溶Nb及C+N元素对高温屈服强度的影响第20-22页
            1.4.1.4 时效后固溶Nb及强度的变化第22-23页
        1.4.2 析出相强化第23-28页
            1.4.2.1 析出相强化原理第23-24页
            1.4.2.2 时效后微观结构演变及强度变化第24-25页
            1.4.2.3 M_6C相(Fe_3Nb_3C)第25-26页
            1.4.2.4 Laves相(Fe_2Nb)第26-27页
            1.4.2.5 Fe_3Nb_3X相第27-28页
    1.5 析出相的热力学和动力学模型第28-31页
        1.5.1 析出相的热力学模型第28-30页
            1.5.1.1 M_6C(Fe_3Nb_3C)相的热力学模型第28-29页
            1.5.1.2 Laves(Fe_2Nb)相的热力学模型第29-30页
        1.5.2 析出相的熟化第30-31页
    1.6 本论文的研究内容、意义和课题来源第31-33页
        1.6.1 研究内容第31页
        1.6.2 研究意义第31页
        1.6.3 课题来源第31-33页
第二章 实验材料和方法第33-37页
    2.1 实验材料第33页
    2.2 实验方法第33-37页
        2.2.1 固溶时效处理第33页
        2.2.2 高温拉伸第33-34页
        2.2.3 腐蚀晶粒组织第34页
        2.2.4 XRD及相分析第34-35页
        2.2.5 显微组织观察第35-37页
第三章 时效后晶粒尺寸、固溶Nb含量及强度的变化第37-43页
    3.1 高温屈服强度第37页
    3.2 时效过程中晶粒尺寸的变化第37-39页
    3.3 时效后固溶Nb含量的变化第39-41页
    3.4 小结第41-43页
第四章 0.014C-0.53Nb钢中的析出特征第43-55页
    4.1 0.014C-0.53Nb钢中析出相分布、含量及种类变化第43-45页
        4.1.1 0.014C-0.53Nb钢中析出相分布变化第43-44页
        4.1.2 XRD分析0.014C-0.53Nb钢中析出相相对含量变化第44页
        4.1.3 时效过程中析出相种类的演变第44-45页
    4.2 M_6C相在0.014C-0.53Nb钢中的析出特征第45-50页
        4.2.1 M_6C相在NbN周围形核粗化第45-47页
        4.2.2 M_6C相在晶内形核粗化第47-49页
        4.2.3 M_6C相在晶界上形核粗化第49-50页
    4.3 长时间时效后M_6C相在晶界形貌第50-51页
    4.4 M_6C析出的热力学模型和粗化模型第51-53页
        4.4.1 M_6C析出的热力学模型第51-52页
        4.4.2 M_6C相的粗化模型第52-53页
    4.5 小结第53-55页
第五章 0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢析出特征第55-67页
    5.1 0.014C-0.53Nb-0.1Ti钢时效过程中析出相分布及种类变化第55-59页
        5.1.1 时效过程中Laves相的分布变化第55-56页
        5.1.2 XRD分析含Ti钢中析出相相对含量变化第56-57页
        5.1.3 透射电镜分析析出相的演变第57-59页
    5.2 时效过程中Laves相的析出特征第59-62页
        5.2.1 Laves相在晶内析出粗化第59-60页
        5.2.2 Laves相在晶界析出粗化第60-62页
    5.3 晶界Laves相的形貌第62-63页
    5.4 Laves相析出的热力学模型及粗化第63-64页
        5.4.1 Laves沉淀析出的相变自由能第63页
        5.4.2 Laves相的粗化模型第63-64页
    5.5 小结第64-67页
第六章 0.0022C-0.48Nb钢的析出特征第67-77页
    6.1 0.0022C-0.016N-0.48Nb钢时效过程中析相的变化第67-69页
        6.1.1 析出相分布变化第67-68页
        6.1.2 XRD分析LC钢中析出相相对含量变化第68-69页
        6.1.3 时效过程中析出相的演变分析第69页
    6.2 时效过程中晶内M_6N相形核和粗化第69-74页
        6.2.1 M_6N相在长杆状NbN周围形核粗化第69-71页
        6.2.2 M_6(CN)相在细针状NbN周围形核粗化第71-72页
        6.2.3 M_6N相在晶界形核粗化第72-74页
    6.3 晶界析出Fe_3Nb_3N的形貌第74页
    6.4 小结第74-77页
第七章 结论与展望第77-79页
    7.1 结论第77-78页
    7.2 展望第78-79页
参考文献第79-85页
致谢第85-87页
附录:硕士期间从事的研究工作及发表的学术论文第87页
论文购买
论文编号ABS543658,这篇论文共87页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付26.1
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付43.5
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656