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第1章 耐热合金钢与马氏体耐热钢1

1.1 火力发电技术的发展及其对材料的要求1

1.2 耐热合金钢及其应用4

1.2.1 概述4

1.2.2 低合金（含1%～3%Cr）耐热钢5

1.2.3 马氏体耐热钢7

1.2.4 奥氏体耐热钢10

1.2.5 其他耐热材料13

1.3 12Cr马氏体耐热钢14

1.4 9Cr马氏体耐热钢14

1.4.1 T/P9115

1.4.2 T/P9216

1.5 马氏体耐热钢的发展与未来17

1.5.1 铁素体耐热钢的发展进程17

1.5.2 马氏体耐热钢的发展23

参考文献27

第2章 马氏体耐热钢的冶金物理基础33

2.1 马氏体耐热钢的发展背景33

2.2 合金元素及其作用34

2.3 马氏体耐热钢的强韧化机理41

2.4 合金碳化物与析出强化46

2.4.1 常见的合金碳化物48

2.4.2 时效处理与析出强化51

2.4.3 马氏体耐热合金钢强韧化的其他途径52

2.5 总结56

参考文献57

第3章 马氏体耐热钢的性能与应用规范65

3.1 X20CrMoV12-1马氏体耐热钢65

3.1.1 X20马氏体耐热钢相关的标准规范65

3.1.2 X20的力学性能68

3.1.3 X20的蠕变性能69

3.1.4 X20的疲劳行为73

3.1.5 X20的物理性能74

3.2 T/P91耐热钢75

3.2.1 T/P91相关的标准规范76

3.2.2 T/P91的力学性能78

3.2.3 T/P91的物理性能78

3.2.4 T/P91的蠕变性能与应用性能78

3.2.5 T/P91和X20等比较81

3.2.6 T/P91钢的应用83

3.3 T/P92耐热钢83

3.3.1 T/P92相关的标准规范及性能要求84

3.3.2 T/P92的力学性能85

3.4 其他马氏体耐热钢87

参考文献94

第4章 马氏体耐热钢的组织结构与亚结构96

4.1 引言96

4.2 马氏体耐热钢组织结构和亚结构96

4.2.1 马氏体耐热钢的晶粒度98

4.2.2 马氏体板条组织100

4.3 马氏体耐热钢中的第二相及其结构101

4.4 马氏体耐热钢中的碳化物M23C6102

4.5 马氏体耐热钢中的碳氮化合物MX104

4.5.1 马氏体耐热钢中的碳氮化合物MX及其成分和形态104

4.5.2 MX的析出行为106

4.6 Laves相107

4.6.1 概述107

4.6.2 Laves相析出和蠕变性能相关性108

4.6.3 化学成分影响111

4.7 Z相113

4.7.1 Z相概述113

4.7.2 化学成分对析出的影响114

4.7.3 热处理的影响115

4.7.4 蠕变对Z相析出的影响116

4.7.5 热力学计算结果117

4.8 8-铁素体121

4.8.1 马氏体耐热钢中δ-Fe相的产生及其影响121

4.8.2 化学成分对8-Fe相体积分数的影响123

4.8.3 加工温度对δ-Fe相体积分数的影响124

4.9 钢中C含量对碳化物析出行为的影响125

参考文献129

第5章 马氏体耐热钢的长期蠕变性能与服役行为136

5.1 引言136

5.2 蠕变规律和蠕变断裂理论137

5.2.1 蠕变一般规律137

5.2.2 蠕变断裂机制139

5.3 蠕变特性和微观结构关系144

5.3.1 马氏体耐热钢的组织结构状态和蠕变特性144

5.3.2 蠕变和微观结构演变149

5.3.3 蠕变损伤和蠕变断裂156

5.3.4 组织结构演变的模型化158

5.4 实际服役条件下X20耐热钢的性能和组织结构演变162

5.4.1 长期服役X20主蒸汽管道的性能和组织结构162

5.4.2 长期服役X20炉管的损伤行为与环境相关175

5.5 9Cr马氏体耐热钢长期服役条件下的损伤行为182

5.6 工程实际服役条件下蠕变行为的特殊性183

参考文献185

第6章 马氏体耐热钢的疲劳和蠕变-疲劳行为189

6.1 引言189

6.2 马氏体耐热钢的疲劳与蠕变交互作用190

6.2.1 蠕变-疲劳的研究方法190

6.2.2 蠕变-疲劳交互作用的主要影响因素194

6.3 蠕变-疲劳交互作用的组织结构演变和断裂特征202

6.3.1 蠕变-疲劳组织结构演变202

6.3.2 蠕变-疲劳断裂物理特征205

6.3.3 蠕变-疲劳裂纹扩展断裂力学模型207

6.4 蠕变-疲劳寿命预测212

6.4.1 寿命分数模型212

6.4.2 延性损耗模型213

6.4.3 断裂力学模型215

参考文献217

第7章 马氏体耐热钢长期服役组织结构演变与寿命相关性223

7.1 铁素体耐热钢组织结构演变与分级物理基础223

7.1.1 铁素体耐热钢的微观组织演变分级224

7.1.2 碳化物粗化和粗化系数225

7.1.3 晶界孔洞形成与分级226

7.1.4 蠕变孔洞晶界比例A参数229

7.2 微观组织演变损伤图谱与Neubauer分级231

7.3 性能减损和结构演变与寿命相关性233

7.3.1 关于马氏体耐热钢材料寿命问题的研究233

7.3.2 硬度变化和寿命关系234

7.3.3 晶格常数236

7.3.4 碳化物演变与寿命相关性240

参考文献244

第8章 马氏体耐热钢的寿命评价与失效247

8.1 高温蠕变寿命及一些预测理论247

8.1.1 持久强度计算及其可靠性问题252

8.1.2 Larson-Miller参数255

8.1.3 Z参数256

8.2 电站设备运行安全和寿命评估过程分析257

8.2.1 电站运行安全与评价方法257

8.2.2 设备寿命评价准则和方法比较260

8.2.3 寿命评价案例263

8.3 马氏体耐热钢异常服役行为和失效现象267

8.3.1 焊接区失效267

8.3.2 高温氧化269

8.3.3 氢脆278

8.3.4 异常服役行为及其破坏性280

参考文献284