Karstumizturīgo tēraudu X12CrMoWVNbN10-1-1 plaši izmanto lielu lējumu un kalumu, piemēram, īpaši superkritisku tvaika turbīnu rotoru, galveno tvaika vārstu korpusu un gāzturbīnu disku ražošanā. Tas ir tipisks (9–12 procenti) Cr (masas daļa) karstumizturīgs tērauds ar zemu termiskās izplešanās koeficientu, augstu siltumvadītspēju, labu šļūdes veiktspēju augstā temperatūrā un izturību pret koroziju. Tam ir augsta izturība aptuveni 600 grādu leņķī, un to plaši izmanto īpaši superkritisku ģeneratoru augstas temperatūras apkalpošanas komponentu ražošanā, piemēram, lielu lējumu un kalumu, piemēram, augstspiediena rotoru un tvaika vārstu korpusu ražošanā tvaika turbīnu blokos. [1]. Tomēr praktiskos pielietojumos ir konstatēts, ka X12CrMoWVNbN10-1-1 tērauda pagarinājums 400 grādos ir mazāks par istabas temperatūru un tā plastiskums ir vājš. Tas acīmredzami neveicina tērauda X12CrMoWVNbN10-1-1 plašu pielietojumu praktiskā ražošanā plašākā temperatūras diapazonā, radot ražošanas drošības apdraudējumu.
Pašlaik daudzi vietējie un ārvalstu pētnieki ir koncentrējušies uz X12CrMoWVNbN10-1-1 tērauda termiskās apstrādes procesu Yang Gang et al. [2] pētīja rūdīšanas un atlaidināšanas dzesēšanas ātrumu ietekmi uz tērauda mehāniskajām īpašībām istabas temperatūrā. Chilukuru [3] pētīja nokrišņu un karbonitrīdu rupjības ietekmi uz šļūdes izturību ilgstošas augstas temperatūras šļūdes laikā 650 grādu leņķī. G Kutz et al. [4] pētīja karsēšanas procesu ietekmi uz stiprināšanas fāžu izgulsnēšanos tēraudā. Tao et al. [5] Ir pētīta rūdīšanas augstā temperatūrā virs 570 grādiem ietekme uz šī tērauda izgulsnēto fāžu nokrišņu izturēšanos. Tomēr ir maz pētījumu par X12CrMoWVNbN10-1-1 tērauda mehāniskajām īpašībām aptuveni 400 grādu temperatūrā. Šajā rakstā ir veikti mehāniskie testi ar X12CrMoWVNbN10-1-1 tēraudu 300–600 grādu temperatūrā, un ir novērota un analizēta stiepes paraugu mikrostruktūra dažādās temperatūrās, lai izpētītu temperatūras ietekmi uz tēraudu mehāniskajām īpašībām un mikrostruktūru. X12CrMoWVNbN10-1-1 tērauds.
1. Eksperimentālie materiāli un metodes
Eksperimentā izmantotais tērauds X12CrMoWVNbN10-1-1 tika ņemts no ultrasuperkritiskās tvaika turbīnas tvaika vārsta korpusa, un tā ķīmiskais sastāvs ir parādīts 1. tabulā. Vārsta korpuss tika izkausēts sārmainā elektriskā krāsnī, rafinēts kausā un rafinēts vakuuma indukcijas krāsnī un pēc tam izliets lējumā aptuveni 1560 grādu leņķī. Pēc termiskās apstrādes tas tika ražots. Termiskās apstrādes process ir 1 050 grādu atlaidināšanas krāsns dzesēšana plus 1 100 grādu normalizējoša gaisa dzesēšana plus 740 grādu atlaidināšana.
Izgriezti no eksperimentālā materiāla φ 5 mm × 25 mm stiepes paraugi tika pakļauti stiepes pārbaudei ar SANS universālo testēšanas iekārtu augstas temperatūras apstākļos 300, 350, 400, 450, 500, 600 grādi. Augstas temperatūras pārejošas stiepes testēšana tika veikta saskaņā ar standartiem, kas norādīti GB/T4338-2006 metālisku materiālu augstas temperatūras stiepes testēšanā, ar vērtībām 2 × Veikt stiepes pārbaudi ar deformācijas ātrumu 10-4 s. -1. Augstas temperatūras pārejošas stiepes pārbaudes laikā vispirms uzsildiet stiepes paraugu līdz testa temperatūrai 10 grādi/min un turiet to šajā temperatūrā 1 stundu pirms vienpusējas stiepes pārbaudes. Pēc tam novērojiet stiepes parauga lūzuma morfoloģiju un paņemiet paraugu lūzuma tuvumā mikroskopiskai novērošanai un analīzei.
Paraugs tika secīgi pulēts ar 400 # līdz 2000 # abrazīvu papīru un pulēts. Pēc pulēšanas tas tika iegravēts ar 5 g FeCl3, 25 ml HCl un 25 ml etanola maisījumu. Metalogrāfiskā struktūra tika novērota ar OLYMPUS DSX500 metalogrāfisko mikroskopu. Skenēšanas struktūra un stiepes lūzums tika novēroti, izmantojot Zeiss Ultra Plus lauka emisijas skenēšanas elektronu mikroskopu. Gar šķērsgriezumu apmēram 5 mm no lūzuma tika sagriezta 0, 5 mm plāna šķēle un noslīpēta līdz 50 mm μ M biezumam, izštancēta φ 3 mm apļveida plāksne tika atšķaidīta, izmantojot dubultās strūklas elektrolītiskās pulēšanas metodi, lai sagatavotu TEM paraugu. Elektrolīts bija jaukts šķīdums (tilpuma daļa) no 95% CH3COOH un 5% HClO4, un elektrolīzes temperatūra bija zemāka par - 30 grādiem. TEM novērojumi tika veikti ar FEI Tecnai G20 transmisijas elektronu mikroskopu.
2. Rezultāti un diskusija
Tērauda X12CrMoWVNbN10-1-1 augstas temperatūras stiepes testa rezultātus var redzēt, ka testa temperatūras diapazonā, kad temperatūra ir zemāka par 400 grādiem, materiāla izturība samazinās lēni un pat tad, ja stiepes izturība ir 350 grādu, ir neliels pieaugums. Paaugstinoties temperatūrai, pakāpeniski palielinās stiprības samazināšanās ātrums. Atšķirībā no stiprības vērtību izmaiņām diapazonā no 300 līdz 600 grādiem materiāla pagarinājums vispirms samazinās un pēc tam strauji palielinās, pagarinājums pie 400 grādiem ir 14,2 procenti, sasniegts minimālais.
X12CrMoWVNbN10-1-1 tērauda stiepes lūzuma virsmas morfoloģija dažās temperatūrās. Testa temperatūras diapazonā materiāla lūzuma režīms ir kaļamais lūzums, un uz lūzuma virsmas ir sadalīts liels skaits bedrīšu. Paraugu lūzuma virsmai 300 grādu un 400 grādu leņķī ir mazas un blīvas bedrītes, bet paraugos 300 grādu leņķī parādās dažas lielas bedrītes, kas liecina par labu stingrību. Kad temperatūra paaugstinās līdz 500 grādiem, bedrītes izmērs ievērojami palielinās, tas norāda, ka stingrība pakāpeniski palielinās, un pastāv laba atbilstošā attiecība starp stiepes lūzumu un materiāla plastiskuma izmaiņām.
