X12CrMoWVNbN10-1-1 varmebestandig stål er mye brukt i produksjon av store støpegods og smiing som ultra-superkritiske dampturbinrotorer, hoveddampventilhus og gassturbinskiver. Det er et typisk (9 prosent til 12 prosent ) Cr (massefraksjon) varmebestandig stål, med lav termisk ekspansjonskoeffisient, høy varmeledningsevne, god krypeevne ved høye temperaturer og korrosjonsmotstand. Den har høy utholdenhetsstyrke ved ca. 600 grader, og er mye brukt i produksjon av høytemperatur-servicekomponenter av ultra-superkritiske generatorer, for eksempel store støpegods og smiing som høytrykksrotorer og dampventilhus i dampturbinenheter [1]. I praktiske applikasjoner har det imidlertid blitt funnet at forlengelsen av X12CrMoWVNbN10-1-1 stål ved 400 grader er lavere enn romtemperatur, og plastisiteten er dårlig. Dette bidrar åpenbart ikke til den utbredte bruken av X12CrMoWVNbN10-1-1-stål i praktisk produksjon innenfor et bredere temperaturområde, noe som utgjør en sikkerhetsrisiko for produksjonen
For tiden har mange innenlandske og utenlandske forskere fokusert på varmebehandlingsprosessen til X12CrMoWVNbN10-1-1 stål Yang Gang et al. [2] studerte effekten av bråkjøling og herding av kjølehastigheter på stålets mekaniske egenskaper ved romtemperatur. Chilukuru [3] studerte effekten av nedbør og forgrovning av karbonitrider på krypestyrke under langvarig høytemperaturkryp ved 650 grader. G Kutz et al. [4] studerte effekten av oppvarmingsprosesser på utfelling av forsterkningsfaser i stålet. Tao et al. [5] Effekten av høytemperaturtempering over 570 grader på utfellingsoppførselen til utfelte faser i dette stålet er studert. Det har imidlertid vært lite forskning på de mekaniske egenskapene til X12CrMoWVNbN10-1-1 stål innenfor temperaturområdet rundt 400 grader. I denne artikkelen er det utført mekaniske tester på X12CrMoWVNbN10-1-1 stål ved 300~600 grader, og mikrostrukturen til strekkprøver ved forskjellige temperaturer har blitt observert og analysert for å utforske effekten av temperatur på de mekaniske egenskapene og mikrostrukturen til X12CrMoWVNbN10-1-1 stål.
1. Eksperimentelle materialer og metoder
X12CrMoWVNbN10-1-1-stålet som ble brukt i forsøket ble tatt fra dampventilhuset til den ultra-superkritiske dampturbinen, og dets kjemiske sammensetning er vist i tabell 1. Ventillegemet ble smeltet i en alkalisk elektrisk ovn, raffinert i en øse, og raffinert i en vakuuminduksjonsovn, og deretter støpt til en støping ved ca. 1560 grader. Etter varmebehandling ble den produsert. Varmebehandlingsprosessen er 1 050 graders glødeovnskjøling pluss 1 100 graders normaliserende luftkjøling pluss 740 graders temperering.
Kuttet fra eksperimentelt materiale φ 5 mm × 25 mm strekkprøver ble utsatt for strekktesting på en SANS universell testmaskin under høye temperaturforhold på 300, 350, 400, 450, 500, 600 grader. Høytemperatur-transient strekktesting ble utført i samsvar med standardene spesifisert i GB/T4338-2006 High Temperature Tensile Testing of Metallic Materials, med verdiene på 2 × Utfør strekktesting med en tøyningshastighet på 10-4s -1. Under høytemperatur-transient strekktesting, varme først strekkprøven til testtemperaturen ved 10 grader /min, og hold den ved denne temperaturen i 1 time før du utfører enaksial strekktesting. Observer deretter bruddmorfologien til strekkprøven, og ta en prøve nær bruddet for mikroskopisk observasjon og analyse
Prøven ble suksessivt polert med 400 # til 2000 # slipepapir og polert. Etter polering ble den etset med en blanding av 5 g FeCl3, 25 ml HCl og 25 ml etanol. Den metallografiske strukturen ble observert under et OLYMPUS DSX500 metallografisk mikroskop. Skannestrukturen og strekkbruddet ble observert ved bruk av et Zeiss Ultra Plus feltemisjonsskannende elektronmikroskop. En 0,5 mm tynn skive ble skåret langs tverrsnittet ca. 5 mm fra bruddet og malt til 50 mm μ M tykk, stanset ut φ En 3 mm sirkulær plate ble tynnet ved hjelp av en elektrolytisk dobbeltstråle-poleringsmetode for å forberede en TEM-prøve. Elektrolytten var en blandet løsning (volumfraksjon) av 95 prosent CH3COOH og 5 prosent HClO4, og elektrolysetemperaturen var under - 30 grader. TEM-observasjoner ble utført på et FEI Tecnai G20 transmisjonselektronmikroskop.
2. Resultater og diskusjon
Høytemperaturstrekktestresultatene for X12CrMoWVNbN10-1-1-stål kan sees at innenfor testtemperaturområdet, når temperaturen er under 400 grader, avtar styrken til materialet sakte, og selv når strekkstyrken er på 350 grader. grad er det en liten økning. Etter hvert som temperaturen øker, øker graden av styrkereduksjon gradvis. I motsetning til endringen i styrkeverdier, innenfor området 300 til 600 grader, avtar forlengelsen av materialet først og øker deretter raskt, med forlengelsen ved 400 grader er 14,2 prosent, minimum nådd.
Morfologien til strekkbruddoverflaten til X12CrMoWVNbN10-1-1 stål ved enkelte temperaturer. Innenfor testtemperaturområdet er bruddmodusen til materialet duktilt brudd, med et stort antall fordypninger fordelt på bruddoverflaten. Bruddoverflaten på prøvene ved 300 grader og 400 grader har små og tette fordypninger, men noen store fordypninger vises i prøvene ved 300 grader, noe som indikerer god seighet. Etter at temperaturen stiger til 500 grader, øker fordypningens størrelse betydelig, Det indikerer at seigheten gradvis øker, og det er et godt tilsvarende forhold mellom strekkbruddet og endringen i materialets plastisitet.
