新材料概论结课报告

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1、超级钢与高温合金的研究进展与应用陈进(材料学院,成M12-3班，11355118)摘要：本文选择了超级钢与高温合金两种材料作为本课程结业报告的主题，主要介绍了什么是超级钢与高温合金钢；钢材的性能与材料的组织结构、加工工艺、材料性质之间的关系；超级钢与高温合金钢的应用、发展现状与未来展望。关键词：超级钢；高温合金；性能与工艺；发展现状；未来展望一、引言在现代社会屮，我们的日常生活与工作处处都离不开材料，作为人类历史上较早使用的材料，由于具有其高强度、好的延展性、高的硕度等性能，钢铁与合金材料对我们有着极其重要的作用。尽管现在的咼分了材料在某些领域有取代钢铁与合金材料的趋势，但是它的应用依IH非

2、常广泛，如航天航空、造船、潜艇、火车动车等。而£1•随看科学技术的发展，对钢铁与合金材料的强度、硬度、耐低温和高温、抗腐蚀等性能提出了更高的要求。在《先进材料导论》这门课程中，我了解到了许多应用于各行各业的具有不同特殊性能的材料。在课程结束Z际，我总结了我所收集和了解到的有关超级钢与高温合金的信息來作为课程的结束。二、超级钢[1]超级钢概述11分类传统细晶粒钢的晶粒尺寸通常在100urn以卜。随着冶金技术和生产工艺的不断进步，细晶的尺寸不断缩小，甚至达到了微米，超细晶粒钢不包括传统细晶钢，按超细晶粒钢发展进程和其尺寸犬小，可分为以下几类。1.2.TMCP钢控轧后立即加速冷却所制造的钢，称为T

3、MCP(Theimo・MechanicalControlProcess)钢。利用TM2CP工艺在实验室中，晶粒尺寸可达到几个微米，但在实际工业生产中，所得钢的晶粒尺寸小于50um,最小可达10um。1.3.新一代钢饮材料新一代钢铁材料的主要特征是:在充分考虑经济性的条件下，钢材具有高洁净度、超细晶粒、高均匀度的特征，强度比常用钢材提高一倍，钢材使用寿命増加一倍。高洁净度是指S、P、0、N、H元素的总含量小于0.008%,这样不但可提高钢材原有的性能，有时还可赋予钢材新的性能。超细组织是指晶粒尺寸在0.1〜10um之间，细化晶粒是唯一能提高强度而不降低韧性甚至提高韧性的方法。高均匀度指的是成分

4、、组织和性能很均匀，波动范囤很小。在钢的化学成分■工艺■组织■性能的关系中，强调了组织的主导地位，即其超细的微观组织表现出优异的综合性能。化学成分和冶金特点细品钢具有低碳和低碳当量以及低的杂质含量，不仅有益于其焊接性，同时也有利于改善钢的其它性能，如焊接接头中HAZ和母材的韧性以及对氢致裂纹(HIC)、硫化物应力腐蚀裂纹(SSCC)的抗力等。细晶钢中也含有少量的Nb、V、Ti等微合金元素，其主要冃的是为了形成碳、氮化合物，从而有效防止晶粒氏大。由丁•细晶钢低的S、P、N元素含量和控制加入的微合金元素，其氮化物形成元素的存在将使自由氮降低，减小了时效影响，有利于韧性的改善。生产高洁净度、高均匀

5、度的细晶钢的冶金特点主要是针对如何提高其洁净度，即减少S、P、N、O和H等元素的含量。其冶金和生产工艺技术已有很大的进步。由“分段精炼”这-思想而建立的铁水“三脱”(脱硅、脱硫和脱磷)工艺和转炉少渣冶炼工艺发展到为满足石汕管线钢抗H2S腐蚀的要求，确立了铁水包Mg・Ca脱硫预处理工艺、真空喷粉脱硫工艺，再到炉外粘炼、无缺陷连铸坯的生产工艺等。工艺方法和强韧化特点欲获得超细品粒钢，有多种工艺方法:同一快速加热条件下的热处理反复多次作用、金属粉末机械研磨、控轧、控冷、TMCP、复合TMCP法等。利用生产工艺技术是获得超细晶粒的主要手段。生产工艺技术是超细品粒钢具有优良强韧综合性能的决定因素，因此

6、超细品粒钢与传统钢所不同的是其化学成分不能用于预测钢种的强度。超细晶粒钢的主要特点是碳含量低，因此其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素禽量，而是通过品粒细化、相变强化、析岀强化等相结合的力法来达到提高強韧化的目的。晶粒细化(变形细化和相变细化)是唯一能够同时提高钢强度和韧性的方法，故其成为超细品粒钢最佳的强化机制。利用第二相粒了析出的沉淀强化是超细品粒钢采川的另一种强化机制，高温时在奥氏体内形成的粒了•虽然对控制品粒长大有效，但不会造成强化，强化粒子是低温时在奥氏体或铁素体内形成的，位错与亚结构强化也是一种有效的强化方式。超级钢的比较优势超级钢的生产可立足于现有的设备条件和普碳、碳猛钢的基

7、本成分，设备改造投资较小；可少用或不用合金元索，有效降低资源消耗，成本低。合金元素使用暈的减少，还能够使废钢的回收利用变得容易，有利丁•坏境保护。超级钢较传统钢材性能高，可获得优异的塑籾性、屈强比和良好的焊接性，可替代一部分微合金钢和低合金高强钢。[1]超级钢研发现状国外研发现状1997年日本首先启动了“超级钢基础研究”十年计划。1998韩国启动了“二十一世纪高性能结构钢”计划。2001年欧盟启动了“超级晶粒