第1章 超临界发电技术及电站锅炉耐热材料进展 1
1.1 我国电力需求及火力发电增长分析 1
1.1.1 我国电力工业发展的重大需求 1
1.1.2 煤电发展的机会与威胁 11
1.1.3 以煤电为主的电力构成 16
1.1.4 电力工业与环境保护 17
1.2 超临界发电技术及其进展 18
1.2.1 超临界发电技术 18
1.2.2 超临界锅炉技术应用 53
1.3 电站锅炉耐热材料进展 67
1.3.1 电站锅炉高温受压部件 67
1.3.2 超临界锅炉耐热材料进展 73
1.3.3 电站锅炉耐热钢的技术经济比较 79
1.3.4 我国火电发展及对耐热材料的要求 82
1.3.5 结论 84
参考文献 86
第2章 电站锅炉耐热钢的合金化原理 89
2.1 锅炉耐热钢的强化机理 89
2.1.1 基体强化 89
2.1.2 沉淀强化 91
2.1.3 晶界强化 93
2.2 合金元素和杂质元素对锅炉耐热钢性能的影响 93
2.2.1 碳（C） 93
2.2.2 铬（Cr） 94
2.2.3 钼（Mo） 95
2.2.4 钨（W） 95
2.2.5 钒（V） 96
2.2.6 铌（Nb） 97
2.2.7 钛（Ti） 97
2.2.8 稀土元素（RE） 98
2.2.9 硼（B） 99
2.2.10 锰（Mn） 99
2.2.11 硅（Si） 100
2.2.12 镍（Ni） 101
2.2.13 铜（Cu） 102
2.2.14 钴（Co） 103
2.2.15 氮（N） 103
2.2.16 铝（Al） 104
2.2.17 硫（S） 106
2.2.18 磷（P） 106
2.2.19 氧（0） 106
2.2.20 氢（H） 106
2.2.21 砷（As）、锑（Sb）、锡（Sn）、铋（Bi） 107
参考文献 107
第3章 07Cr2MoW2VNbB贝氏体耐热钢 111
3.1 T23贝氏体耐热钢介绍 111
3.1.1 常规力学性能 111
3.1.2 高温性能 112
3.1.3 焊接性能 113
3.1.4 T23钢在国内的应用情况 113
3.2 我国07Cr2MoW2VNbB贝氏体耐热钢供应状态下的组织和强化机理 114
3.2.1 引言 114
3.2.2 试验材料 115
3.2.3 试验结果与分析 115
3.2.4 07Cr2MoW2VNbB钢的强化机理 120
3.2.5 本节小结 123
3.3 07Cr2MoW2VNbB钢高温时效后的组织演变及其对力学性能的影响 123
3.3.1 引言 123
3.3.2 试验方法 124
3.3.3 试验结果与分析 124
3.3.4 讨论 129
3.3.5 本节小结 133
3.4 07Cr2MoW2VNbB钢高温持久后的组织演变及其对力学性能的影响 133
3.4.1 引言 133
3.4.2 试验方法 133
3.4.3 试验结果与分析 134
3.4.4 讨论 149
3.4.5 本节小结 154
3.5 T23钢高温低周疲劳性能 154
3.5.1 引言 154
3.5.2 试验方法 154
3.5.3 试验结果与分析 155
3.5.4 本节小结 161
参考文献 161
第4章 10Cr9Mo1VNbN铁素体耐热钢 164
4.1 国内外的铁素体耐热钢概况 164
4.1.1 改进型9Cr-1Mo钢研发和应用背景 164
4.1.2 T91P91钢纳标及应用概况 165
4.1.3 T91P91钢的性能特点 166
4.1.4 我国10Cr9Mo1VNbN钢研究开发 173
4.1.5 10Cr9Mo1VNbN钢性能的深化研究 180
4.2 10Cr9Mo1 VNbN钢强化机理研究 181
4.2.1 材料和试验 182
4.2.2 间隙和置换原子及其原子对相互作用形成的固溶强化 183
4.2.3 析出和弥散强化 185
4.2.4 位错强化 190
4.2.5 碳化物稳定下的亚结构强化 191
4.2.6 本节小结 192
4.3 10Cr9Mo1VNbN钢退化机理研究 192
4.3.1 合金元素的再分配 193
4.3.2 碳化物粗化和间距增大 194
4.3.3 位错密度下降 197
4.3.4 Nb,V（C,N）的弥散质点分布不均匀 198
4.3.5 碳化物粗化引起空洞形核机理 199
4.3.6 空洞生长及微裂纹控制的蠕变断裂 202
4.3.7 晶界弱化及促进空洞形核的因素 206
4.3.8 Ti、Al微量元素降低持久强度和持久塑性 212
4.3.9 本节小结 215
4.4 10Cr9Mo1VNbN钢焊接接头性能研究 216
4.4.1 焊接接头持久强度试验 217
4.4.2 焊接接头的硬度试验和金相观察 220
4.4.3 焊接接头持久强度断裂试样的SEM观察 225
4.4.4 软化区第Ⅳ类裂纹开裂造成焊接接头持久强度降低 227
4.4.5 本节小结 228
4.5 10Cr9Mo1VNbN钢低周疲劳性能研究 228
4.5.1 试验材料与方法 229
4.5.2 疲劳特性分析 229
4.5.3 蠕变和疲劳交互作用下的微观组织演变 231
4.5.4 疲劳断口形貌观察与分析 234
4.5.5 本节小结 235
4.6 10Cr9Mo1VNbN钢蠕变寿命预测 237
4.6.1 空洞形核和生长机理 238
4.6.2 受约束蠕变孔洞生长模型 240
4.6.3 蠕变孔洞非均匀成核修正模型 242
4.6.4 本节小结 244
参考文献 245
第5章 10Cr18Ni9NbCu3BN奥氏体耐热钢 249
5.1 Super 304H奥氏体耐热钢介绍 249
5.1.1 常规力学性能 250
5.1.2 高温性能 251
5.1.3 焊接性能 253
5.1.4 弯管及弯后热处理 254
5.2 我国10Cr18Ni9NbCu3BN钢强化机理研究 254
5.2.1 引言 254
5.2.2 试验方法和材料 255
5.2.3 试验结果与分析 255
5.2.4 讨论 263
5.2.5 本节小结 265
5.3 10Cr18Ni9NbCu3BN钢高温时效后的组织演变对力学性能的影响 265
5.3.1 引言 265
5.3.2 试验方法 265
5.3.3 试验结果与分析 266
5.3.4 讨论 272
5.3.5 本节小结 274
5.4 10Cr18Ni9NbCu3BN钢高温持久后的组织演变对力学性能的影响 274
5.4.1 引言 274
5.4.2 试验方法 274
5.4.3 试验结果与分析 275
5.4.4 讨论 280
5.4.5 本节小结 281
参考文献 281
第6章 超超临界发电技术及耐热材料展望 284
6.1 超超临界发电技术进展 284
6.1.1 超超临界发电机组的优越性 284
6.1.2 超超临界发电机组的发展状况 286
6.2 超超临界电站锅炉耐热材料选型 291
6.2.1 超超临界电站锅炉候选耐热材料 291
6.2.2 蒸汽温度为600℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型 294
6.2.3 蒸汽温度为620℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型 299
6.2.4 蒸汽温度为650℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型 301
6.3 超超临界电站锅炉耐热材料研究进展 302
6.3.1 超超临界电站锅炉耐热材料研究概况 302
6.3.2 “十五”863计划电站锅炉耐热材料研究进展 306
6.3.3 “十一五”国家科技支撑计划项目电站锅炉耐热材料研究进展 309
6.3.4 我国电站锅炉耐热材料研究的未来计划 314
参考文献 348
附录 352
附录A GB 5310—2008中钢的牌号与国外相近钢的牌号对照表 352
附录B 著作者发表的和本项研究相关的学术论文及成果 353