X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の微細構造と機械的特性に対する温度の影響

X12CrMoWVNbN10-1-1 耐熱鋼は、超々臨界圧蒸気タービン ローター、主蒸気バルブ ボディ、ガス タービン ディスクなどの大型鋳物および鍛造品の製造に広く使用されています。 典型的な (9 ～ 12%) Cr (質量分率) の耐熱鋼で、熱膨張係数が低く、熱伝導率が高く、高温クリープ性能と耐食性に優れています。 約600度の高い耐久強度を有し、超々臨界圧発電機の高温使用部品の製造に広く使用されています。例えば、高圧ローターや蒸気タービンユニットの蒸気弁体などの大型鋳造品や鍛造品です。 [1]。 しかし、実際の適用では、X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の 400 度での伸びは室温よりも低く、その可塑性は低いことがわかっています。 これは明らかに、X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼をより広い温度範囲で実際の生産に広く適用することを助長せず、生産に安全上の問題をもたらします。

現在、多くの国内外の研究者が X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の熱処理プロセスに注目しています。 [2] は、室温での鋼の機械的性質に対する焼入れと焼き戻しの冷却速度の影響を研究しました。 Chilukuru [3] は、650 度での長期高温クリープ中のクリープ強度に対する炭窒化物の析出と粗大化の影響を研究しました。 Gクッツら。 [4] は、鋼中の強化相の析出に対する加熱プロセスの影響を研究しました。 タオら。 [5] この鋼の析出相の析出挙動に及ぼす 570 度以上の高温焼戻しの影響が研究されています。 しかし、X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の約 400 度の温度範囲での機械的特性に関する研究はほとんどありません。 この論文では、X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼に対して 300 ～ 600 度で機械的試験を実施し、さまざまな温度での引張試験片の微細構造を観察および分析して、機械的特性および微細構造に対する温度の影響を調査しました。 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼。

1.実験材料と方法

実験に使用した X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼は超々臨界圧蒸気タービンの蒸気弁本体から採取したもので、その化学組成を表 1 に示します。弁本体はアルカリ電気炉で溶解し、取鍋、真空誘導炉で精製し、約1560度で鋳物に鋳造します。 熱処理後、製作しました。 熱処理プロセスは、1 050 度の焼鈍炉冷却と 1 100 度の焼きならし空冷と 740 度の焼き戻しです。

試験材から切り出したφ5mm×25mmの引張試験片をSANS万能試験機にて300、350、400、450、500、600度の高温条件下で引張試験を行いました。 高温過渡引張試験は、GB/T4338-2006 で指定された規格に従って実施されました。金属材料の高温引張試験、2 × ひずみ速度 10-4 秒で引張試験を実施します。 -1。 高温過渡引張試験では、最初に引張サンプルを 10 度 /min で試験温度まで加熱し、この温度で 1 時間保持してから、一軸引張試験を実施します。 次に、引張りサンプルの破壊形態を観察し、顕微鏡観察と分析のために破壊近くのサンプルを採取します

サンプルを４｛｛７｝｝０番から２０００番までの研磨紙で順次研磨し、研磨した。 研磨後、FeCl3 5 g、HCl 25 mL、エタノール 25 mL の混合液でエッチングしました。 金属組織は、OLYMPUS DSX500 金属顕微鏡下で観察されました。 Ｚｅｉｓｓ Ｕｌｔｒａ Ｐｌｕｓ電界放射型走査電子顕微鏡を使用して、走査構造および引張破壊を観察した。 破断面から約５ｍｍの断面に沿って０．５ｍｍの薄切片を切り出し、厚さ５０ｍｍμｍに研磨し、打ち抜いたφ３ｍｍの円板をダブルジェット電解研磨法により薄板化してＴＥＭ試料を作製した。 電解液はCH3COOH95%、HClO45%の混合溶液(体積分率)で、電解温度は- 30度以下でした。 TEM 観察は FEI Tecnai G20 透過型電子顕微鏡で行った。

2. 結果と考察

X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の高温引張試験結果は、試験温度範囲内で、温度が 400 度未満の場合、材料の強度がゆっくりと低下し、引張強度が 350 度であっても材料の強度が低下することがわかります。程度、微増あり。 温度が上昇するにつれて、強度の低下率は徐々に増加します。 強度値の変化とは異なり、300 ～ 600 度の範囲内では、材料の伸びは最初に減少し、その後急速に増加し、400 度での伸びは 14.2% に達し、最小値に達しました。

いくつかの温度での X12CrMoWVNbN10-1-1 鋼の引張破面の形態。 試験温度範囲内では、材料の破壊モードは延性破壊であり、破面に多数のディンプルが分布しています。 300 度と 400 度のサンプルの破断面には小さくて密なディンプルが見られますが、300 度のサンプルにはいくつかの大きなディンプルが見られ、良好な靭性が示されています。 温度が 500 度に上昇した後、ディンプル サイズが大幅に増加します。これは、靭性が徐々に増加することを示しており、引張破壊と材料の可塑性の変化の間に良好な対応関係があります。