L'acciaio resistente al calore X12CrMoWVNbN10-1-1 è ampiamente utilizzato nella produzione di fusioni e pezzi forgiati di grandi dimensioni come rotori di turbine a vapore ultrasupercritiche, corpi delle valvole principali del vapore e dischi di turbine a gas. È un tipico acciaio resistente al calore (dal 9% al 12%) Cr (frazione di massa), con basso coefficiente di dilatazione termica, elevata conducibilità termica, buone prestazioni di scorrimento ad alta temperatura e resistenza alla corrosione. Ha un'elevata resistenza a circa 600 gradi ed è ampiamente utilizzato nella produzione di componenti di servizio ad alta temperatura di generatori ultra-supercritici, ad esempio grandi pezzi fusi e forgiati come rotori ad alta pressione e corpi valvola del vapore nelle unità turbina a vapore [1]. Tuttavia, nelle applicazioni pratiche, è stato riscontrato che l'allungamento dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 a 400 gradi è inferiore alla temperatura ambiente e la sua plasticità è scarsa. Ciò ovviamente non favorisce l'applicazione diffusa dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 nella produzione pratica in un intervallo di temperature più ampio, ponendo un rischio per la sicurezza per la produzione
Al momento, molti ricercatori nazionali e stranieri si sono concentrati sul processo di trattamento termico dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 Yang Gang et al. [2] ha studiato l'effetto delle velocità di raffreddamento di tempra e rinvenimento sulle proprietà meccaniche dell'acciaio a temperatura ambiente. Chilukuru [3] ha studiato l'effetto della precipitazione e dell'ingrossamento dei carbonitruri sulla resistenza allo scorrimento durante lo scorrimento ad alta temperatura a lungo termine a 650 gradi. G Kutz et al. [4] ha studiato l'effetto dei processi di riscaldamento sulla precipitazione delle fasi di rinforzo nell'acciaio. Tao et al. [5] È stato studiato l'effetto del rinvenimento ad alta temperatura superiore a 570 gradi sul comportamento di precipitazione delle fasi precipitate in questo acciaio. Tuttavia, sono state condotte poche ricerche sulle proprietà meccaniche dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 nell'intervallo di temperatura di circa 400 gradi . In questo documento, sono stati condotti test meccanici su acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 a 300~600 gradi e la microstruttura di provini di trazione a varie temperature è stata osservata e analizzata per esplorare l'effetto della temperatura sulle proprietà meccaniche e sulla microstruttura di X12CrMoWVNbN10-1-1 acciaio.
1.Materiali e metodi sperimentali
L'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 utilizzato nell'esperimento è stato prelevato dal corpo della valvola del vapore della turbina a vapore ultra supercritica e la sua composizione chimica è mostrata nella Tabella 1. Il corpo della valvola è stato fuso in un forno elettrico alcalino, raffinato in un mestolo e raffinato in un forno a induzione sotto vuoto, quindi gettato in una colata a circa 1560 gradi. Dopo il trattamento termico, è stato prodotto. Il processo di trattamento termico prevede il raffreddamento del forno di ricottura di 1 050 gradi più il raffreddamento dell'aria di normalizzazione di 1 100 gradi più il rinvenimento a 740 gradi.
I campioni di trazione tagliati da materiale sperimentale φ 5 mm × 25 mm sono stati sottoposti a test di trazione su una macchina di prova universale SANS in condizioni di alta temperatura di 300, 350, 400, 450, 500, 600 gradi. Il test di trazione transitoria ad alta temperatura è stato condotto in conformità con gli standard specificati in GB/T4338-2006 Test di trazione ad alta temperatura di materiali metallici, con i valori di 2 × Condurre test di trazione a una velocità di deformazione di 10-4 s -1. Durante la prova di trazione transitoria ad alta temperatura, riscaldare prima il campione di trazione alla temperatura di prova a 10 gradi / min e mantenerlo a questa temperatura per 1 ora prima di condurre la prova di trazione monoassiale. Quindi, osservare la morfologia della frattura del campione di trazione e prelevare un campione vicino alla frattura per l'osservazione e l'analisi al microscopio
Il campione è stato successivamente levigato con carta abrasiva da 400 # a 2000 # e lucidato. Dopo la lucidatura, è stato inciso con una miscela di 5 g di FeCl3, 25 mL di HCl e 25 mL di etanolo. La struttura metallografica è stata osservata con un microscopio metallografico OLYMPUS DSX500. La struttura di scansione e la frattura da trazione sono state osservate utilizzando un microscopio elettronico a scansione di emissione di campo Zeiss Ultra Plus. Una fetta sottile di 0,5 mm è stata tagliata lungo la sezione trasversale a circa 5 mm dalla frattura e rettificata a 50 mm μ M di spessore, punzonata φ Una piastra circolare di 3 mm è stata assottigliata utilizzando un metodo di lucidatura elettrolitica a doppio getto per preparare un campione TEM. L'elettrolita era una soluzione mista (frazione di volume) del 95% di CH3COOH e del 5% di HClO4 e la temperatura di elettrolisi era inferiore a - 30 gradi . Le osservazioni TEM sono state eseguite su un microscopio elettronico a trasmissione FEI Tecnai G20.
2. Risultati e discussione
I risultati del test di trazione ad alta temperatura dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 possono essere visti che all'interno dell'intervallo di temperatura del test, quando la temperatura è inferiore a 400 gradi, la resistenza del materiale diminuisce lentamente e anche quando la resistenza alla trazione è a 350 grado , c'è un leggero aumento. All'aumentare della temperatura, il tasso di riduzione della forza aumenta gradualmente. A differenza della variazione dei valori di resistenza, nell'intervallo da 300 a 600 gradi, l'allungamento del materiale prima diminuisce e poi aumenta rapidamente, con l'allungamento a 400 gradi pari al 14,2 percento, minimo raggiunto.
La morfologia della superficie di frattura a trazione dell'acciaio X12CrMoWVNbN10-1-1 ad alcune temperature. All'interno dell'intervallo di temperatura di prova, la modalità di frattura del materiale è la frattura duttile, con un gran numero di fossette distribuite sulla superficie della frattura. La superficie di frattura dei campioni a 300 gradi e 400 gradi presenta fossette piccole e dense, ma alcune grandi fossette appaiono nei campioni a 300 gradi, indicando una buona tenacità. Dopo che la temperatura sale a 500 gradi, la dimensione della fossetta aumenta in modo significativo, indica che la tenacità aumenta gradualmente e c'è una buona relazione corrispondente tra la frattura da trazione e il cambiamento nella plasticità del materiale.
