Oțelul X12CrMoWVNbN10-1-1 rezistent la căldură este utilizat pe scară largă la fabricarea de piese turnate și forjate mari, cum ar fi rotoarele de turbine cu abur ultra-supercritice, corpurile principale ale supapelor de abur și discurile turbinei cu gaz. Este un oțel Cr (fracție de masă) tipic (9% până la 12%) rezistent la căldură, cu coeficient de dilatare termică scăzut, conductivitate termică ridicată, performanță bună la fluaj la temperatură ridicată și rezistență la coroziune. Are o rezistență ridicată la aproximativ 600 de grade și este utilizat pe scară largă la fabricarea componentelor de serviciu la temperatură înaltă ale generatoarelor ultra-supercritice, de exemplu, piese turnate și forjate mari, cum ar fi rotoarele de înaltă presiune și corpurile supapelor de abur în unitățile cu turbine cu abur. [1]. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, s-a constatat că alungirea oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 la 400 de grade este mai mică decât temperatura camerei și plasticitatea sa este slabă. Evident, acest lucru nu este propice pentru aplicarea pe scară largă a oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 în producția practică într-un interval mai larg de temperatură, punând un pericol de siguranță pentru producție
În prezent, mulți cercetători interni și străini s-au concentrat asupra procesului de tratare termică a oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 Yang Gang și colab. [2] a studiat efectul vitezei de răcire de călire și revenire asupra proprietăților mecanice ale oțelului la temperatura camerei. Chilukuru [3] a studiat efectul precipitațiilor și al îngroșării carbonitrurilor asupra rezistenței la fluaj în timpul fluajului pe termen lung la temperatură înaltă la 650 de grade. G Kutz şi colab. [4] a studiat efectul proceselor de încălzire asupra precipitării fazelor de întărire în oțel. Tao și colab. [5] A fost studiat efectul călirii la temperaturi ridicate peste 570 de grade asupra comportamentului la precipitații a fazelor precipitate din acest oțel. Cu toate acestea, au fost puține cercetări privind proprietățile mecanice ale oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 în intervalul de temperatură de aproximativ 400 de grade . În această lucrare, au fost efectuate teste mecanice pe oțel X12CrMoWVNbN10-1-1 la 300~600 de grade, iar microstructura epruvetelor de tracțiune la diferite temperaturi a fost observată și analizată pentru a explora efectul temperaturii asupra proprietăților mecanice și microstructurii X12CrMoWVNbN10-1-1 oțel.
1. Materiale și metode experimentale
Oțelul X12CrMoWVNbN10-1-1 utilizat în experiment a fost luat din corpul supapei de abur al turbinei cu abur ultra-supercritice, iar compoziția sa chimică este prezentată în Tabelul 1. Corpul supapei a fost topit într-un cuptor electric alcalin, rafinat într-un o oală, și rafinat într-un cuptor cu inducție în vid, apoi turnat într-o turnare la aproximativ 1560 de grade. După tratament termic, a fost produs. Procesul de tratare termică este răcirea cuptorului de recoacere de 1 050 grade plus răcirea cu aer de normalizare de 1 100 grade plus revenirea la 740 de grade.
Tăiate din material experimental φ 5 mm × 25 mm eșantioane de tracțiune au fost supuse încercării de tracțiune pe o mașină de testare universală SANS în condiții de temperatură ridicată de 300, 350, 400, 450, 500, 600 de grade. Testarea la tracțiune tranzitorie la temperatură înaltă a fost efectuată în conformitate cu standardele specificate în GB/T4338-2006 Testarea la tracțiune la înaltă temperatură a materialelor metalice, cu valorile de 2 × Efectuați încercarea la tracțiune la o rată de deformare de 10-4s -1. În timpul încercării de tracțiune tranzitorie la temperatură înaltă, încălziți mai întâi proba de tracțiune la temperatura de testare la 10 grade/min și mențineți-o la această temperatură timp de 1 oră înainte de a efectua testarea de tracțiune uniaxială. Apoi, observați morfologia fracturii probei de tracțiune și luați o probă în apropierea fracturii pentru observare și analiză microscopică.
Proba a fost lustruită succesiv cu hârtie abrazivă de 400 # până la 2000 # și lustruită. După lustruire, a fost gravat cu un amestec de 5 g de FeCl3, 25 ml de HCI și 25 ml de etanol. Structura metalografică a fost observată la un microscop metalografic OLYMPUS DSX500. Structura de scanare și fractura de întindere au fost observate utilizând un microscop electronic de scanare cu emisie de câmp Zeiss Ultra Plus. O felie subțire de 0,5 mm a fost tăiată de-a lungul secțiunii transversale la aproximativ 5 mm de la fractură și măcinată până la 50 mm μM grosime, perforată φ O placă circulară de 3 mm a fost subțiată folosind o metodă de lustruire electrolitică cu dublu jet pentru a pregăti o probă TEM. Electrolitul a fost o soluție mixtă (fracție de volum) de 95% CH3COOH și 5% HClO4, iar temperatura de electroliză a fost sub - 30 grade . Observațiile TEM au fost efectuate pe un microscop electronic cu transmisie FEI Tecnai G20.
2. Rezultate și discuții
Rezultatele testului de tracțiune la temperatură înaltă ale oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 pot fi observate că, în intervalul de temperatură de testare, atunci când temperatura este sub 400 de grade, rezistența materialului scade lent și chiar și atunci când rezistența la tracțiune este de 350. grad, există o ușoară creștere. Pe măsură ce temperatura crește, rata de reducere a rezistenței crește treptat. Spre deosebire de modificarea valorilor de rezistență, în intervalul de la 300 la 600 de grade, alungirea materialului scade mai întâi și apoi crește rapid, alungirea la 400 de grade fiind de 14,2 la sută, minim atins.
Morfologia suprafeței de rupere la tracțiune a oțelului X12CrMoWVNbN10-1-1 la anumite temperaturi. În intervalul de temperatură de testare, modul de rupere a materialului este fractură ductilă, cu un număr mare de gropițe distribuite pe suprafața de fractură. Suprafața de fractură a probelor la 300 de grade și 400 de grade are gropițe mici și dense, dar unele gropițe mari apar în probe la 300 de grade, indicând o rezistență bună. După ce temperatura crește la 500 de grade, dimensiunea gropiței crește semnificativ, indică faptul că duritatea crește treptat și există o relație corespunzătoare între fractura la tracțiune și modificarea plasticității materialului.
