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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