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汽车排气歧管用3Cr25Ni20耐热钢高温性能的研究
| 论文题名： | 汽车排气歧管用3Cr25Ni20耐热钢高温性能的研究 |
| 关键词： | 奥氏体耐热钢;固溶处理;蠕变机理;高温氧化;熔模铸造;汽车排气歧管 |
| 摘要： | 3Cr25Ni20奥氏体耐热钢相较于铁素体球墨铸铁和高硅钼球墨铸铁具有更高的高温强度，制造的排气歧管除具有高的抗热蠕变性、尺寸稳定性和耐蚀性外还有更好的抗氧化性能，能够有效保证使用寿命。3Cr25Ni20奥氏体耐热不锈钢在性能和经济性上满足了汽车排气歧管使用需求。本论文以3Cr25Ni20耐热钢为研究对象，对其高温强度、高温抗氧化行为和高温蠕变行为进行实验研究，探究材料在不同温度下的高温性能变化机理，研究结果可以为应用耐热钢制造汽车排气歧管提供重要依据。 对比不同固溶处理温度，通过光学金相显微镜、扫描电子显微镜对试样的内部组织结构进行观察，结合洛氏硬度仪所测的硬度值确定合适的处理温度；将经过固溶处理的3Cr25Ni20耐热钢使用拉伸试验机和高温拉伸试验机对比测试室温和高温环境中的力学性能；将铸件和热处理后的耐热钢进行高温氧化实验，进行氧化速率计算，探讨其高温氧化机制；对耐热钢进行不同温度蠕变实验，采用SEM进行蠕变断口观察分析。 经过实验研究，得到主要研究结果如下： 1.经不同温度固溶处理后发现，随着温度的升高，3Cr25Ni20奥氏体耐热钢的硬度降低，结合金相组织观察，具有良好切削加工性能的合适的处理温度为1140℃。 2.通过室温拉伸和高温拉伸发现，3Cr25Ni20奥氏体耐热钢在1140℃固溶处理后，在室温环境中，强度降低，韧性有所提高铸态试验钢的抗拉强度是539.8MPa，固溶态试验钢的抗拉强度为507.5MPa,铸态的屈服强度σ0.2是477.6MPa，固溶热处理后的试验钢的屈服强度457.7MPa,最大总伸长率由铸态的9.96％提升到11.29％。；在高温拉伸中,断后拉伸率随环境温度的升高而升高，抗拉强度在1000℃时有所下降。 3.耐热钢3Cr25Ni20800和900℃的高温氧化动力学曲线遵循线性到抛物线的转变规律，转变时间10h，在1000℃下，耐热钢的抗氧化性有所下降，氧化50h后氧化速率达到0.77mg/cm2。 4.耐热钢的断裂表现出良好的高温塑性和蠕变后的延性断裂。随着应力的增加，断裂韧窝变深。在650℃和700℃时，应力指数分别为8.6和6。经700℃高温蠕变后，析出相明显增多，网状结构变大。 5.借助ProCAST软件对铸件的结构设计和铸造的工艺设计进行优化，确定最佳熔模铸造工艺为一模四件工艺方案。 |
| 作者： | 王晓冬 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 杨友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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