Degradation of alloy properties by super purification and optimum design of advanced steels by the best use of impurity elements

通过超净化降低合金性能,并通过杂质元素的最佳利用来优化设计先进钢

基本信息

  • 批准号:
    11305050
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Some of alloy properties degrade by super purification. The best use of impurity elements such as S and B is needed for the optimum design of advanced heat-resisting steels. The objective of this research is to investigate the effect of impurity elements on the steam oxidation resistance. The results on the S impurity are summarized as follows ;( 1 ) It was observed that a mass loss occurred in the advanced high Cr ferntic steels m the early stage of steam oxidation at 650℃. However, this mass loss decreased significantly in the S-containing steels.( 2 ) As S was an impurity element to segregate on the surface of the stee at 650℃ it worked to assist the Cr enrichment on the surface owing to the strong affinity of these two elements As a result, Cr_2O_3 could form easily on the steel surface in the early stage of steam oSon a far as tne steel contained S.( 3 ) S existed under the Cr_2O_3 oxide layer or at the interface between the oxide and the base steel. The existence of S at the inte … More rface suppressed severe Cr depletion under the oxide, resulting in good oxidation resistance even for a long time exposure to steam.( 4 ) It was stressed here that even Cr_2O_3 oxide specimen itself showed a mass loss after steam oxidation at 650℃. However, the S doping into Cr_2O_3 decreased such a mass loss.( 5 ) As might be expected from these results, this S effect was not remarkable in the low Cr steels (e.g., 2.25%Cr steel).The mass loss obseryed ferritic steels and Cr_2O_3 oxide during steam oxidation was interpreted as due to the formation of a volatile hydroxide, CrO_2(OH)_2, as reported previously in austltic steels. The presence of S at an impurity level probably suppressed the formation of he volatile compound. This is probably the reason why S is effective in increasing the oxidation resistance to steam but not to air. The S effect became dominant if the steels contained 50ppm S. This is an allowable amount of S since it does not degrade mechanical properties of the steels. Therefore, for the optimum design, 50〜100ppmS should remain in advanced high Cr ferritic steels. Less
高级耐热钢的优化设计需要充分利用 S 和 B 等杂质元素,从而降低某些合金的性能。本研究的目的是研究杂质元素对蒸汽氧化的影响。对S杂质的研究结果总结如下:(1)观察到先进高铬铁素体钢在650℃蒸汽氧化初期发生了质量损失。然而,在含S钢中,这种质量损失显着减少。(2)由于S是一种杂质元素,在650℃时会在钢的表面偏析,因此由于与Cr的强亲和力,它有助于表面上Cr的富集。这两种元素的结果是,只要钢中含有S,在蒸汽初期,钢表面就很容易形成Cr_2O_3。(3)S存在于Cr_2O_3下面。氧化物层或氧化物与基体钢的界面处S的存在抑制了氧化物下严重的Cr贫化,即使长时间暴露在蒸汽中也具有良好的抗氧化性。这里强调的是,即使Cr_2O_3氧化物样品本身在650℃蒸汽氧化后也出现了质量损失,但Cr_2O_3中的S掺杂减少了这种质量损失。 5) 正如从这些结果中可以预期的那样,这种 S 效应在低 Cr 钢(例如 2.25%Cr 钢)中并不显着。在蒸汽氧化过程中观察到的铁素体钢和 Cr_2O_3 氧化物的质量损失被解释为由于形成挥发性氢氧化物 CrO_2(OH)_2,如之前在奥氏体钢中报道的那样。 S 可能以杂质水平存在。抑制挥发性化合物的形成,这可能是为什么 S 能够有效提高对蒸汽的抗氧化性,但对空气的抗氧化性却无效。如果钢中含有 50ppm S,则 S 效应变得占主导地位。这是允许的 S 量,因为它是有效的。不会降低钢的机械性能,因此,为了优化设计,先进高Cr铁素体钢中应保留50~100ppmS。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
村田純教, 鷹見恭平, 神谷美沙紀, 森永正彦, 三木一宏, 他: "高W含有10Crフェライト系耐熱鋼における微細整合析出Laves相"鉄と鋼. 88(4). 214-221 (2002)
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Murata, M.Morinaga, R.Hashizume, K Takami, T.Azuma, Y.Tanak and T.Ishiguro: "Effect of Carbon Content on the Mechanical Properties of 10Cr-5W Ferritic Steels"Materials Science and Engineering. A282. 251-261 (2000)
Y.Murata、M.Morinaga、R.Hashizume、K Takami、T.Azuma、Y.Tanak 和 T.Ishiguro:“碳含量对 10Cr-5W 铁素体钢机械性能的影响”材料科学与工程。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Murata, M.Morinaga, R.Hasizume, Y.Sawaragi, M.Nakai: "Role of an Impurity Element in Steam Oxidation Resistance of High Cr Ferritic Steels"Advances in Materials Technology for Fossile Power Plants. 367-374 (2001)
Y.Murata、M.Morinaga、R.Hasizume、Y.Sawaragi、M.Nakai:“杂质元素在高铬铁素体钢耐蒸汽氧化性中的作用”火力发电厂材料技术的进展。
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  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Murata, M.Morinaga, R.Hasizume, Y.Sawaragi, M.Nakai: "Role of an Impurity Element in Steam Oxidation Resistance of High Cr Ferritic Steels"Advances in Materials Technology for Fossile Power Plants. 367-374 (2001)
Y.Murata、M.Morinaga、R.Hasizume、Y.Sawaragi、M.Nakai:“杂质元素在高铬铁素体钢耐蒸汽氧化性中的作用”火力发电厂材料技术的进展。
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M.Morinaga. 他: "Remarkable improvement in steam oxidation resistance due to the presence of sulfur in high Cr ferfriticlteels"ISIJ Intematonal. 41,(3). 314-316 (2001)
M. Morinaga. 等人:“由于高铬铁素体钢中存在硫,耐蒸汽氧化性显着提高”ISIJ Intematonal 41,(3)。
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