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中间热处理对低活化钢组织及力学性能的影响

钢铁 2023年第7期58卷 106-112页

作者：邱国兴李琦彭雷朕曹磊西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 二重(德阳)重型装备有限公司四川德阳618000 河北工业职业技术大学材料工程系河北石家庄050091

以“真空感应+电渣重熔”制备的含钇和钛低活化马氏体钢为研究对象,探索研究了N2-T(1050℃保温后炉冷+980℃保温后空冷+755℃回火)和N-N-T(1050℃正火+980℃正火+755℃回火)两种中间热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。利用金... 详细信息

以“真空感应+电渣重熔”制备的含钇和钛低活化马氏体钢为研究对象,探索研究了N2-T(1050℃保温后炉冷+980℃保温后空冷+755℃回火)和N-N-T(1050℃正火+980℃正火+755℃回火)两种中间热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。利用金相显微镜对热处理钢组织进行了观察;利用透射电镜对钢中析出相进行分析统计;最后对试验钢硬度、拉伸和冲击性能进行了测试。结果表明,经热处理钢组织仍为马氏体,N-T(1050℃正火+755℃回火)、N2-T和N-N-T试验钢硬度分别为285HV、275HV和312HV,晶粒尺寸分别为8.8、11.7和8.0μm。N-N-T可以有效细化晶粒。中间等温热处理后,钢中MX相优先析出,消耗了过饱和马氏体中的碳,利于M_(23)C_(6)相尺寸和体积分数的降低,N2-T钢中M_(23)C_(6)尺寸由N-T钢的128 nm降低至80 nm,N-N-T钢降低至84 nm;N2-T钢中M_(23)C_(6)体积分数由N-T钢的0.0110%降低至0.0085%,N-N-T钢降低至0.0090%。N2-N由于随炉冷增加了保温时间,晶粒和MX相粗化,恶化了钢的性能。较小的晶粒尺寸和细小的M_(23)C_(6)和MX相是N-N-T试验钢获得优良力学性能的主要原因,其室温屈服强度为662 MPa,抗拉强度为787 MPa,伸长率为26.1%,DBTT为-91℃,室温冲击功为346 J。

关键词：低活化钢中间热处理 M_(23)C_(6) MX 力学性能

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硼元素对FB2钢组织和力学性能的影响

钢铁 2022年第10期57卷 158-169页

作者：陶学儒耿鑫姜周华李扬彭雷朕东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 二重(德阳)重型装备有限公司四川德阳618000

为了研究硼含量对FB2钢组织和力学性能的影响,先对5组不同硼含量的FB2钢用维乐试剂(1 g苦味酸+5 mL盐酸+100 mL无水乙醇)浸泡腐蚀90 s后进行形貌观察与分析。通过SEM-EDS观察分析基体中M_(23)C_(6)型碳化物,然后用Image-pro plus软件对... 详细信息

为了研究硼含量对FB2钢组织和力学性能的影响,先对5组不同硼含量的FB2钢用维乐试剂(1 g苦味酸+5 mL盐酸+100 mL无水乙醇)浸泡腐蚀90 s后进行形貌观察与分析。通过SEM-EDS观察分析基体中M_(23)C_(6)型碳化物,然后用Image-pro plus软件对析出相的尺寸进行分析。接着采用日本岛津制造所生产的AG-XPLUS 100 kN万能试验机,对5组不同硼含量的FB2钢进行室温拉伸试验和室温冲击试验。最后对5组不同硼含量的FB2钢进行组织和力学性能的分析。结果表明,FB2钢中的硼元素可以抑制M_(23)C_(6)型碳化物的长大粗化,但是硼元素易于与氮元素形成BN夹杂物。随着硼含量的增加,M_(23)C_(6)型碳化物的平均尺寸呈现降低的趋势,BN夹杂物的单位数量和平均尺寸呈现增大的趋势。FB2钢的室温拉伸性能随着硼含量的增加先升高后降低,并且在硼质量分数为0.010%时FB2钢的室温拉伸性能达到最强。当硼质量分数由0增加到0.010%时,FB2钢的室温拉伸性能升高,这是由于硼元素的加入抑制了M_(23)C_(6)型碳化物的粗化,从而提升了FB2的强度;当硼质量分数由0.010%增加到0.030%时,FB2钢的室温拉伸性能降低是由于硼元素与氮元素结合形成了BN夹杂物,引起应力集中,且大尺寸的BN夹杂物诱发了孔洞的形成,降低了FB2钢的性能。FB2钢的冲击功随着硼含量的增加呈现降低的趋势,且当硼质量分数为0.020%和0.030%时,冲击功出现了骤降,这是由BN夹杂物的单位数量、平均尺的上升和大尺寸BN及杂物的析出导致的。

关键词： FB2钢硼元素 M_(23)C_(6)型碳化物 BN夹杂物拉伸性能冲击性能

临界区高温侧正火对COST-FB2钢组织与性能的影响

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材料与冶金学报 2023年第3期22卷 256-263页

作者：李扬耿鑫姜周华陶学儒彭雷朕东北大学冶金学院沈阳110819 中国第二重型机械集团有限公司四川德阳618000

采用扫描电镜、光学显微镜、力学性能测试等手段研究了临界区高温侧正火工艺对COST-FB2钢的显微组织与力学性能的影响.结果表明:临界区高温侧正火促进了COST-FB2钢中的球状奥氏体增加,同时抑制了针状奥氏体的发展,三次临界区高温侧正火... 详细信息

采用扫描电镜、光学显微镜、力学性能测试等手段研究了临界区高温侧正火工艺对COST-FB2钢的显微组织与力学性能的影响.结果表明:临界区高温侧正火促进了COST-FB2钢中的球状奥氏体增加,同时抑制了针状奥氏体的发展,三次临界区高温侧正火能达到消除组织遗传的目的;最终热处理后的显微组织表明,临界区高温侧正火处理能够优化COST-FB2钢中的析出相,使M_(23)C_(6)析出相呈细小状弥散分布;临界区高温侧正火处理明显提高了COST-FB2钢的强度和韧性,其中三次临界区高温侧正火后钢的抗拉强度和屈服强度都提高了12%左右,但随着临界区高温侧正火次数的增加,组织中开始出现粗化的M_(23)C_(6)相,使钢的冲击韧性稍有下降.

关键词：临界区高温侧正火 COST-FB2钢 M_(23)C_(6)析出相强韧性

高温时效对低活化钢微观组织及力学性能的影响

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材料热处理学报 2023年第8期44卷 115-122页

作者：邱国兴张红钊杨永坤李小明彭雷朕曹磊西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 二重(德阳)重型装备有限公司四川德阳618000 河北工业职业技术大学材料工程系河北石家庄050091

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和力学性能测试等研究了经中间热处理的含钇和钛的低活化钢在550℃时效500、1250、2500、4000和5000 h后的组织和性能变化规律,并分析了微观组织变化对力学性能的影响。结果表明:时效过程... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和力学性能测试等研究了经中间热处理的含钇和钛的低活化钢在550℃时效500、1250、2500、4000和5000 h后的组织和性能变化规律,并分析了微观组织变化对力学性能的影响。结果表明:时效过程中实验钢的组织保持为稳定的马氏体,晶粒发生粗化,M_(23)C_(6)和MX相的长大速率、屈服强度、抗拉强度和冲击性能逐渐降低并趋于稳定。时效时间增加至4000 h后,Laves相的粗化速度有所降低。当时效时间达到5000 h时,实验钢的晶粒尺寸为9.1μm,M_(23)C_(6)的长大速率为0.0072 nm/h,MX的长大速率为0.0004 nm/h,实验钢的室温屈服强度和抗拉强度分别为632和755 MPa,室温冲击吸收能量为307 J,韧脆转变温度为-64℃,实验钢在650℃时屈服强度和抗拉强度分别为313和337 MPa。晶粒粗化是实验钢冲击韧性降低的主要原因。

关键词：低活化钢高温时效 Laves相 M_(23)C_(6) MX 力学性能

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电渣重熔COST-FB2钢用渣系开发

电渣重熔COST-FB2钢用渣系开发

作者：彭雷朕东北大学

学位级别：硕士

COST-FB2 钢作为欧洲 COST(Cooperation in Science&Technology)项目支持下开发的一种新型的火力发电机组汽轮机高中压转子用含0.01%B钢,由于其优异的高温持久性能和抗蠕变性能而用于能够显著提高发电厂发电效率且蒸汽温度高达620℃的... 详细信息

COST-FB2 钢作为欧洲 COST(Cooperation in Science&Technology)项目支持下开发的一种新型的火力发电机组汽轮机高中压转子用含0.01%B钢,由于其优异的高温持久性能和抗蠕变性能而用于能够显著提高发电厂发电效率且蒸汽温度高达620℃的超超临界火电机组。为了改善其元素分布和凝固组织的均匀性,欧洲和日本的部分企业已开始采用电渣重熔的冶炼方法进行生产这种新型转子。电渣重熔作为一种特种冶炼方法,其冶炼过程中夹杂物的去除、易氧化合金元素(B)烧损和铸锭凝固组织的控制等均与渣系的物理化学性质有关。本课题旨在开发出一种能够控制电渣重熔FB2钢B元素烧损的渣系并对该渣系的物理化学性质进行基础研究,以满足电渣重熔FB2钢工艺各方面的要求。主要进行了三部分实验研究:(1)根据电渣重熔FB2钢对渣系的基本要求,采用55%CaF2-20%CaO-22%Al2O3-3%MgO作为基础渣系,在渣系中分别加入质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、3%B2O3作为研究用渣系;(2)对上述预熔的渣样进行熔点、黏度的测定和分析,并根据经验公式计算其光学碱度、密度和电导率;(3)将真空感应炉冶炼的钢样和预熔的渣样放入MoSi2炉内在1550℃条件下进行渣金平衡实验,平衡时间为60 min并对过程中的渣样和钢样分别进行成分检测分析。通过分析可得如下结论:(1)使用真空感应炉冶炼FB2钢时,为了使N质量分数在目标成分范围内,冶炼过程中需要充入的N2压力为2073～8290 Pa;(2)随着B2O3加入质量分数的增加,渣系中逐渐析出高熔点物相,熔点逐渐升高,但均满足电渣重熔FB2钢对渣系熔点的要求;(3)随着B2O3加入质量分数的增加,渣系的转折点温度(Tb)、高温段黏度和黏流活化能则逐渐降低;(4)随着B2O3加入质量分数的增加,渣系的密度、光学碱度和电导率逐渐降低;(5)为了控制钢中的w[Al]/w[Si]值,则需要控制渣系中的w(Al2O3)/w(SiO2)值。钢中的w[O]由w[Si]控制,为了冶炼出w[O]合格的铸锭,需要控制钢中的w[Si]和渣中的w(SiO2);(6)在渣系中加入0.5%B2O3后,能够有效地控制钢中的B质量分数在目标范围内,加入w(B2O3)≥1%时,冶炼过程中钢中B质量分数开始上升,实际冶炼中为了控制钢中B的质量分数,需要根据钢中的w[B]/w[Si]比值,确定渣系中的w(B2O3)/w(SiO2);(7)反应平衡后,B的分配系数LB=w[B]/w(B2O3)约为0.02;(8)综合上述实验和分析结果可知,在严格控制渣系中不稳定氧化物含量的前提下,加入0.5%B2O3的渣系适合电渣重熔冶炼FB2钢,但是具体的冶炼效果尚需后续的电渣重熔实验进行验证。

关键词：汽轮机转子 FB2 电渣重熔 B2O3 渣金平衡

超超临界火电站用COST-FB2转子钢控氮工艺研究

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东北大学学报（自然科学版） 2020年第4期41卷 505-509,527页

作者：彭雷朕姜周华耿鑫李晓凯东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

利用30 kg真空感应炉进行不同氮分压和渗氮时间条件下的气相渗氮实验和热力学计算,研究COST-FB2钢的气相渗氮工艺.使用ARL4460直读光谱仪、TC-500气体分析仪、HIR-944B红外分析仪等对冶炼铸锭中部成分进行分析.结果表明:渗氮压力≤20 kP... 详细信息

利用30 kg真空感应炉进行不同氮分压和渗氮时间条件下的气相渗氮实验和热力学计算,研究COST-FB2钢的气相渗氮工艺.使用ARL4460直读光谱仪、TC-500气体分析仪、HIR-944B红外分析仪等对冶炼铸锭中部成分进行分析.结果表明:渗氮压力≤20 kPa时,计算值和实验值吻合较好;气相渗氮是一级反应,渗氮时间为15 min时,钢中氮含量达到平衡值;氮分压为1.5~6 kPa时,COST-FB2钢中氮的质量分数可控制在0.015%~0.03%;为了避免浇铸过程中铸锭内部形成气孔缺陷,宜采用加压浇铸,压力至少为20 kPa;为避免钢中大颗粒BN的形成,钢中氮的质量分数应控制在0.015%~0.02%,冶炼时,氮分压应控制为1.5~3 kPa.

关键词： COST-FB2 氮的合金化氮分压 Factsage方法氮化硼(BN)

超超临界汽轮机转子FB2钢电渣重熔熔渣析晶行为研究

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大型铸锻件 2023年第3期 1-5,11页

作者：彭雷朕王承许文文叶成立二重(德阳)重型装备有限公司四川德阳618000 中国第二重型机械集团有限公司四川德阳618000 东北大学辽宁沈阳618000

采用了热力学软件Factsage计算、熔渣差热分析(DSC)及高温水淬渣XRD、SEM-EDS分析相结合的方法,对超超临界汽轮机转子FB2钢电渣重熔用熔渣的析晶动力学及析晶行为进行了研究,预测了电渣重熔过程中渣皮成分,为后续超百吨级电渣锭电渣重... 详细信息

采用了热力学软件Factsage计算、熔渣差热分析(DSC)及高温水淬渣XRD、SEM-EDS分析相结合的方法,对超超临界汽轮机转子FB2钢电渣重熔用熔渣的析晶动力学及析晶行为进行了研究,预测了电渣重熔过程中渣皮成分,为后续超百吨级电渣锭电渣重熔过程中修正渣皮形成对熔渣成分影响,实现全重熔周期稳定化冶炼技术攻关奠定了基础。研究结果表明:在10℃min的冷却速率下,熔渣至少有3种晶相析出;CaF_(2)作为初晶相,在熔渣中质量占比最大,而Ca_(12) Al_(14) F_(2)O_(32)、MgO则作为针状、孤岛状分布在CaF_(2)基体中;Ca_(3)B_(2)O_(6)析晶温度偏低(1000℃附近),此时熔渣处于半凝固状态,组元迁移速率较低,Ca_(3)B_(2)O_(6)晶相在渣中完全弥散分布,且尺寸较小;CaF_(2)析晶机制为三维生长机制,在冷却过程中均匀形核,并随温度降低快速长大,占据熔渣大部分空间体积;渣皮理论上晶相中大部分是CaF_(2),CaF_(2)基体中嵌杂少量Al_(2)O_(3)、MgO。

关键词：电渣重熔熔渣析晶行为初晶相

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B2O3对电渣重熔冶炼COST-FB2钢用CaF2基熔渣挥发性能的影响

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材料与冶金学报 2020年第1期19卷 26-34页

作者：彭雷朕姜周华耿鑫东北大学冶金学院沈阳110819

使用高温同步热分析仪,以10 K/min的升温速率对55%CaF2-20%CaO-3%MgO-22%Al2O3-x%B2O3(质量分数,x≤3.0)的失重率进行测定.根据测定结果确定挥发反应机理函数G(α)和动力学参数,并分析挥发反应机理.结果表明:随B2O3加入量增加,熔渣挥发... 详细信息

使用高温同步热分析仪,以10 K/min的升温速率对55%CaF2-20%CaO-3%MgO-22%Al2O3-x%B2O3(质量分数,x≤3.0)的失重率进行测定.根据测定结果确定挥发反应机理函数G(α)和动力学参数,并分析挥发反应机理.结果表明:随B2O3加入量增加,熔渣挥发失重量降低;温度≥1 673 K时,熔渣挥发机理函数为G(α)=α,符合Mampel power law (n=1),熔渣挥发受挥发组元的形核长大控制;加入质量分数0.5%B2O3使熔渣挥发活化能从458.69 kJ·mol^-1降低至431.54 kJ·mol^-1,但B2O3加入量≥1.0%,活化能变化不明显;B2O3加入可抑制熔渣吸潮,为降低熔渣烘烤成本,熔渣中B2O3加入量应≥1.0%;提高炉内CaF2分压,可大幅降低熔渣的挥发失重及熔渣挥发对冶炼铸锭质量的影响.

关键词： CaF2基电渣熔渣熔渣挥发 B2O3 COST-FB2钢

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习近平文化思想的江苏实践及其贯彻路径

河海大学学报（哲学社会科学版） 2024年第4期26卷 69-78页

作者：彭雷南京航空航天大学马克思主义学院江苏南京211106

习近平文化思想作为习近平新时代中国特色社会主义思想的文化篇,在文化主体、文化教育、文化建设和文化交流等层面均体现出了重大的时代价值。习近平总书记特别强调江苏要“在建设中华民族现代文明上探索新经验”,在文化主体领域,江苏... 详细信息

习近平文化思想作为习近平新时代中国特色社会主义思想的文化篇,在文化主体、文化教育、文化建设和文化交流等层面均体现出了重大的时代价值。习近平总书记特别强调江苏要“在建设中华民族现代文明上探索新经验”,在文化主体领域,江苏通过开展各类群众性宣传教育活动、启动江苏文脉整理研究与传播工程、深化文化体制改革,不断彰显着文化建设的人民立场、本土特色和体制优势;在文化教育领域,江苏在推动建设具有强大凝聚力和引领力的社会主义意识形态、广泛普及党的创新理论和加强大中小学思政课一体化建设等方面取得了突出成绩;在文化建设领域,江苏推动意识形态领域向好总体态势持续巩固,有力构筑媒体深度融合新优势,在建设中华民族现代文明中发挥了示范效应;在文化交流领域,江苏在“引进来”的实践中展现了世界多彩文化魅力,在“走出去”的实践中讲好“精彩江苏”故事,并在文化交流的实践中推动文明互鉴。为持续深入贯彻落实习近平文化思想,必须坚持和加强中国共产党对文化建设事业的领导,实现网络空间与现实社会两个文化场域的同向发力,以历史、理论和现实视野审思习近平文化思想的贯彻理路,并发挥各主体在贯彻落实习近平文化思想上的合力作用,助力江苏成为习近平文化思想的生动实践地和中华民族现代文明建设成果的重要展示地。

关键词：习近平文化思想社会主义意识形态中华民族现代文明中华文化文化强国建设江苏