【摘要】：低碳9Ni鋼是一種Ni含量為9%的鐵鎳合金,具有優(yōu)良的低溫韌性、良好的焊接性能及較低的成本等特點(diǎn),目前主要應(yīng)用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸液化天然氣的儲(chǔ)罐軋板等領(lǐng)域,隨著9Ni鋼的發(fā)展,雖然其逐漸從熱軋板領(lǐng)域應(yīng)用到鍛件領(lǐng)域,如低溫閥、葉片等,但目前國(guó)內(nèi)還未有在大截面鍛件方面的應(yīng)用。在某些低溫工程中對(duì)大型壓縮機(jī)性能需求的不斷提高,且壓縮機(jī)在服役過(guò)程中工況復(fù)雜,需反復(fù)啟停數(shù)十萬(wàn)次,受力情況復(fù)雜,因此,對(duì)壓縮機(jī)關(guān)鍵部件主軸的性能指標(biāo)提出了極高的要求。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,展開了某低溫工程用壓縮機(jī)主軸9Ni鋼大鍛件前期材料設(shè)計(jì)研發(fā)工作。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)當(dāng)前工業(yè)級(jí)9Ni鋼在壓縮機(jī)主軸大鍛件上應(yīng)用時(shí)的組織及性能進(jìn)行系統(tǒng)性研究。通過(guò)有限元模擬的方法,研究了對(duì)9Ni鋼主軸大鍛件800℃水淬過(guò)程中的溫度變化規(guī)律,獲得主軸直徑為1200mm時(shí)表面、1/2半徑及中心處的溫度變化曲線。隨后通過(guò)采用熱處理模擬爐進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),并對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性測(cè)試,結(jié)果顯示當(dāng)前工業(yè)級(jí)9Ni材料不能滿足壓縮機(jī)主軸性能設(shè)計(jì)指標(biāo)。其次,對(duì)9Ni鋼主軸大鍛件的成分進(jìn)行了優(yōu)化,分析了C和Mo元素含量對(duì)壓縮機(jī)用9Ni鋼主軸大鍛件不同位置組織及力學(xué)性能的影響,得到了C和Mo元素對(duì)壓縮機(jī)主軸性能的影響規(guī)律,通過(guò)掃描電鏡、透射電鏡、顯微鏡等設(shè)備研究了主軸在淬火和回火過(guò)程中組織演化規(guī)律,并得出了低溫韌性及強(qiáng)度均能滿足工程指標(biāo)需求的9Ni鋼成分范圍。最后,對(duì)稀土含量不同的9Ni鋼的組織、晶粒度、夾雜物進(jìn)行了分析,研究了稀土不同加入量對(duì)9Ni鋼低溫韌性的影響。適當(dāng)?shù)南⊥良尤肓靠勺冑|(zhì)夾雜物、細(xì)化晶粒、提升9Ni鋼的低溫韌性。通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試,并結(jié)合低溫韌性、強(qiáng)度、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出了壓縮機(jī)9Ni鋼主軸鍛件合理的化學(xué)成分范圍,為壓縮機(jī)主軸用9Ni鋼的制備提供了理論指導(dǎo)。
【圖文】：

鍵部件生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期受到國(guó)外制約，因此對(duì)于大型等國(guó)家而言還有較大的差距，并且服役溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不利研究中心、艾姆斯中心等研究機(jī)構(gòu)的條件而言，器研制日趨精細(xì)化、一體化要求下，例如大飛機(jī)、制超低溫環(huán)境下使用的大型壓縮機(jī)設(shè)備是大勢(shì)所趨低溫壓縮機(jī)要求的不斷提高，某低溫工程中的大服役，設(shè)計(jì)壽命 50 年，反復(fù)啟停數(shù)十萬(wàn)次，這對(duì)的要求，壓縮機(jī)及主軸示意圖 1-1 所示。主軸大鍛件心部的低溫韌性要求嚴(yán)格，，對(duì)強(qiáng)度的要求也非常0mm 的中心處性能要求如表 1-1 所示，這對(duì)現(xiàn)有的。具有優(yōu)異的低溫性能，工程在主軸設(shè)計(jì)上擬選用 言，這是 9Ni 鋼首次在大型鑄鍛件上應(yīng)用，因此開i 鋼成分設(shè)計(jì)以及純凈度的控制意義重大。

b) 主軸示意圖圖 1-1 壓縮機(jī)與主軸大鍛件示意圖表 1-1 9Ni 鋼初步性能指標(biāo)要求服強(qiáng)度σs/MPa抗拉強(qiáng)度σb/MPa收縮率A%延伸率Z%疲勞強(qiáng)度/MPa沖擊Akv/縱向 ≥540 ≥690 ≥60 ≥20 ≥300 ≥100 — — — — — ≥60 內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用國(guó)外研究與應(yīng)用，隨著能源的開采的力度加大和清潔能源的發(fā)展，其中-fied natural gas)這種清潔逐漸被工業(yè)和日常所廣泛應(yīng)用[2NCO 公司為了降低儲(chǔ)存及運(yùn)輸液化天然氣所需成本，開
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH45

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本文編號(hào)：2617192