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文檔簡介
1、由于全球能源的枯竭及溫室效應(yīng)等環(huán)境問題日益突出,具有更高發(fā)電效率的超臨界和超超臨界機組將是未來發(fā)電機組發(fā)展的必然趨勢。超臨界機組和超超臨界機組服役的工作環(huán)境更加苛刻,這就需要超臨界機組和超超臨界機組用鋼具有更加良好的高溫力學(xué)性能和高溫抗氧化性能。
HR3C奧氏體耐熱不銹鋼因其良好的高溫抗氧化性能和高溫力學(xué)性能,被廣泛用于制備超臨界機組和超超臨界機組的過熱器和再熱器。然而該合金長時間在高溫環(huán)境條件下服役會析出大量的第二相,對材料
2、的高溫力學(xué)性能和使用壽命產(chǎn)生很大的影響。因此HR3C高溫運行條件下微觀組織演化與力學(xué)性能間關(guān)系一直是研究者關(guān)注的熱點。已有研究表明HR3C經(jīng)長時間在600℃~750℃時效處理后,將會從奧氏體中析出各種類型的析出物,并且隨著時效時間的延長,其析出相的位置、數(shù)量、大小、形貌、分布等均會發(fā)生變化,溫度、成分、載荷、介質(zhì)、組織以及工況條件都和微觀組織演變密切相關(guān)。目前,對HR3C的研究仍集中于500℃~800℃條件下短期時效過程中各種析出相的析
3、出規(guī)律。然而對于HR3C來講,主要運行于較高的溫度和內(nèi)部氣體壓力的工況條件,長期在此條件下服役,保持足夠的強度和組織穩(wěn)定性是其安全、有效運行的必要保證。因此在一定溫度條件下的對HR3C施加應(yīng)力的高溫蠕變試驗更加接近于其實際工況條件。
本研究對HR3C奧氏體耐熱不銹鋼在700℃環(huán)境和六種不同應(yīng)力作用下進行高溫蠕變試驗,利用OM、XRD、EDS和SEM對蠕變試驗斷裂后的HR3C奧氏體耐熱不銹鋼的微觀組織變化、析出相析出規(guī)律和裂紋開
4、裂、擴展機制等進行了研究。
研究結(jié)果表明:HR3C的原始態(tài)組織為固溶狀態(tài),組織為單一的奧氏體,基體中僅存在一種有細小、彌散的CrNbN;隨著蠕變時間的延長,從奧氏體晶界析出大量脆性的(Fe,Cr)23C6類型的析出相,當(dāng)蠕變時間到達5986h,這種析出相將轉(zhuǎn)化成σ相和G; CrNbN會不斷在晶粒內(nèi)部析出,但是它們的尺寸始終保持穩(wěn)定;在高溫蠕變試驗達到1489h,在晶粒內(nèi)部開始析出σ相。
在高溫蠕變試驗中,影響試樣斷裂
5、的因素是不一樣的。在較小應(yīng)力(應(yīng)力小于110MPa)作用下,引起HR3C斷裂的主要因素是沿晶界析出的脆性析出相(Fe,Cr)23C6,其屬于沿晶斷裂。在較大應(yīng)力(應(yīng)力大于130MPa)作用下,影響HR3C斷裂的主要因素為應(yīng)力的大小,試樣首先產(chǎn)生塑形變形,塑形變形到一定程度即斷裂,此時的斷裂方式屬于穿晶斷裂。
比較變形與未變形的晶粒晶界處的析出相,表明應(yīng)力集中帶來的晶粒變形將會加劇析出相的析出。晶粒尺寸大小不同,也會對析出相的析
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