钛渣电炉炉壳的变形分析及其组织结构的研究
Study on Deformation And Microstructure of The Titanate-slag Furnace Shell
炉壳经常在高温、高压、具有腐蚀性的环境下工作,一旦发生事故,后果不堪设想.因此,确保冶炼设备的安全使用,必须得充分考虑炉壳在服役过程中的变形行为.国内对材料疲劳过程中的宏观力学方向研究较多,却很少从微观领域对其进行研究.实际上,材料在变形过程中产生的微观组织演变及其最终的微观组织结构从本质上直接决定了产品的力学性能.本课题以Q235钢作为研究对象,考虑到金属材料的力学性能受温度影响较大,再结合炉壳的实际工作环境,本论文即从材料的微观组织和损伤力学两个方向展开实验研究.通过利用金相电镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及其所附带能谱仪(EDS)等电子设备对炉壳各个工况部位显微结构的变化进行分析;通过利用LITM5305型拉伸试验机测定了炉壳各个工况部位的力学性能指标,并且通过高周疲劳实验,获取了Q235钢的S-N曲线;而通过利用扫描电镜观察疲劳断口,最终探讨了环境温度对Q235炉壳钢疲劳断裂机理的影响.通过这些实验结果表明,随着工作温度的提升:炉壳钢基本表现出强度降低,塑性升高的趋势,但是在150~300℃范围内,由于"蓝脆"的作用导致塑性会阶段性地降低;铁素体晶粒由多边形变成扁平形或者长条形,晶界变得较为模糊,并且取自炉壳铁口和渣口等承受高温的部位出现了铁素体-珠光体带状组织,同时也形成了一定数量的近似方形的第二相粒子,种种现象都增加了裂纹源的分布密度,对基体韧性的损害较大;珠光体量略微增多,珠光体片层间距明显增大,位错密度降低,导致基体的强度降低;绘制S-N曲线,测定炉壳观察口处的疲劳极限是180MPa,炉壳铁口处的疲劳极限是170MPa;铁口处很容易发生循环蠕变,且Al2O3含量明显增多,种种现象都加大了此处率先发生疲劳断裂的概率.
- 作者：
- 马旭泽
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 王亚男
- 中图分类号：
- TF351
- 关键词：
- Q235钢炉壳；力学性能；微观组织；S-N曲线
- Furnace shell of Q235 steel; Mechanical Properties; Microstructure; S-N curve;