Az X12CrMoWVNbN10-1-1 hőálló acélt széles körben használják nagyméretű öntvények és kovácsolt anyagok, például ultra-szuperkritikus gőzturbina-rotorok, fő gőzszeleptestek és gázturbina-tárcsák gyártására. Ez egy tipikus (9 százaléktól 12 százalékig terjedő) Cr (tömegfrakció) hőálló acél, alacsony hőtágulási együtthatóval, magas hővezető képességgel, jó kúszási képességgel magas hőmérsékleten és korrózióállósággal. Nagy, körülbelül 600 fokos szilárdsággal rendelkezik, és széles körben használják ultra-szuperkritikus generátorok magas hőmérsékletű szervizelemeinek gyártásához, például nagy öntvényekhez és kovácsolt anyagokhoz, például nagynyomású rotorokhoz és gőzszeleptestekhez gőzturbina-egységekben. [1]. A gyakorlati alkalmazások során azonban azt találták, hogy az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél nyúlása 400 fokon alacsonyabb, mint szobahőmérsékleten, és gyenge a plaszticitása. Ez nyilvánvalóan nem kedvez az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél széles körű alkalmazásának a gyakorlati gyártásban szélesebb hőmérsékleti tartományban, ami biztonsági kockázatot jelent a gyártás számára.
Jelenleg számos hazai és külföldi kutató foglalkozik az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél hőkezelési eljárásával Yang Gang et al. [2] a kioltás és a temperálás hűtési sebességének hatását vizsgálta az acél mechanikai tulajdonságaira szobahőmérsékleten. Chilukuru [3] tanulmányozta a karbonitridek kicsapódásának és durvulásának hatását a kúszási szilárdságra hosszú távú, magas hőmérsékletű, 650 fokos kúszás során. G Kutz et al. [4] tanulmányozta a hevítési folyamatok hatását az acél erősítő fázisainak kiválására. Tao et al. [5] Tanulmányozták a magas hőmérsékletű, 570 fok feletti temperálás hatását a kicsapódott fázisok kicsapódási viselkedésére ebben az acélban. Azonban kevés kutatás folyt az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél mechanikai tulajdonságairól a körülbelül 400 fokos hőmérsékleti tartományban. Ebben a cikkben mechanikai vizsgálatokat végeztek X12CrMoWVNbN10-1-1 acélon 300-600 fokon, és a szakító minták mikroszerkezetét különböző hőmérsékleteken figyelték meg és elemezték, hogy feltárják a hőmérsékletnek a mechanikai tulajdonságaira és mikroszerkezetére gyakorolt hatását. X12CrMoWVNbN10-1-1 acél.
1. Kísérleti anyagok és módszerek
A kísérletben használt X12CrMoWVNbN10-1-1 acélt az ultra szuperkritikus gőzturbina gőzszelepházából vettük, kémiai összetételét az 1. táblázat mutatja. A szeleptestet lúgos elektromos kemencében olvasztották meg, és egy üstben, vákuum-indukciós kemencében finomítjuk, majd körülbelül 1560 fokos öntvénybe öntjük. Hőkezelés után előállították. A hőkezelési folyamat 1 050 fokos izzító kemencehűtés plusz 1 100 fokos normalizáló léghűtés plusz 740 fokos temperálás.
A kísérleti anyagból kivágott, φ 5 mm × 25 mm-es szakítószilárdságú próbatesteket SANS univerzális vizsgálógépen szakítóvizsgálatnak vetettük alá 300, 350, 400, 450, 500, 600 fokos magas hőmérsékleti körülmények között. A magas hőmérsékletű tranziens szakítószilárdsági vizsgálatot a GB/T4338-2006 Fémes anyagok magas hőmérsékletű szakítóvizsgálata című dokumentumban meghatározott szabványok szerint végezték el, 2 × húzószilárdsági vizsgálat elvégzése 10-4 s alakváltozási sebesség mellett. -1. A magas hőmérsékletű tranziens szakítóvizsgálat során először melegítse fel a szakítómintát a 10 fok/perc teszthőmérsékletre, és tartsa ezen a hőmérsékleten 1 órán keresztül, mielőtt egytengelyű szakítóvizsgálatot végezne. Ezután figyelje meg a szakító minta törési morfológiáját, és vegyen mintát a törés közelében mikroszkópos megfigyeléshez és elemzéshez
A mintát egymás után 400 # és 2000 # közötti csiszolópapírral polírozták, majd polírozták. Polírozás után 5 g FeCl3, 25 ml HCl és 25 ml etanol keverékével marattuk. A metallográfiai szerkezetet OLYMPUS DSX500 metallográfiai mikroszkóp alatt figyelték meg. A pásztázó szerkezetet és a húzótörést Zeiss Ultra Plus téremissziós pásztázó elektronmikroszkóppal figyeltük meg. A töréstől kb. 5 mm-re lévő keresztmetszet mentén egy 0,5 mm-es vékony szeletet vágtunk, majd 50 mm μM vastagságúra csiszoltuk, kilyukasztottuk φ Egy 3 mm-es kör alakú lemezt kettős sugársugaras elektrolitikus polírozási módszerrel vékonyítottunk a TEM minta elkészítéséhez. Az elektrolit 95% CH3COOH és 5% HClO4 vegyes oldata (térfogatfrakciója) volt, és az elektrolízis hőmérséklete - 30 fok alatt volt. A TEM megfigyeléseket FEI Tecnai G20 transzmissziós elektronmikroszkóppal végeztük.
2. Eredmények és megbeszélés
Az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél magas hőmérsékletű szakítószilárdságának vizsgálati eredményei azt mutatják, hogy a vizsgálati hőmérséklet-tartományon belül, amikor a hőmérséklet 400 fok alatt van, az anyag szilárdsága lassan csökken, és még akkor is, ha a szakítószilárdság 350 fokon enyhe növekedés tapasztalható. A hőmérséklet növekedésével a szilárdságcsökkenés mértéke fokozatosan növekszik. Ellentétben a szilárdsági értékek változásával, a 300 és 600 fok közötti tartományban az anyag nyúlása először csökken, majd gyorsan növekszik, a 400 fokos nyúlás 14,2 százalék, azaz a minimum elérése.
Az X12CrMoWVNbN10-1-1 acél szakítószilárdítási felületének morfológiája bizonyos hőmérsékleteken. A vizsgálati hőmérsékleti tartományon belül az anyag törési módja képlékeny törés, a törésfelületen nagyszámú gödröcske oszlik el. A minták 300 fokos és 400 fokos törési felületén kicsi és sűrű gödröcskék vannak, de 300 fokban néhány nagy gödröcske jelenik meg a mintákon, ami jó szívósságot jelez. Miután a hőmérséklet 500 fokra emelkedik, a gödröcskék mérete jelentősen megnő, ez azt jelzi, hogy a szívósság fokozatosan növekszik, és jó megfelelő kapcsolat van a húzótörés és az anyag plaszticitásának változása között.
