Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Превращение карбида ниобия в жаропрочных сплавах на основе Fe – 25Cr – 35Ni при температурах 900 и 1150 °C

Е. В. Забавичева, С. Н. Петров, С. Ю. Кондратьев

Аннотация


Исследованы микроструктура и элементный состав интерметаллидных фаз, образующихся после длительных выдержек при 900 и 1150 °C на границах дисперсных частиц карбида ниобия в жаропрочном сплаве типа HP40NbTi. Изготовлены кросс-секции с использованием фокусированного ионного пучка для исследования частиц при больших увеличениях методом просвечивающей электронной микроскопии. При 900 °C в структуре сплава подтверждено образование известной G-фазы. При повышении температуры до 1150 °C обнаружено формирование интерметаллидной фазы, имеющей ГЦК решетку с периодом а = 1,084 нм (пространственная группа Fd3m). Установлен элементный состав высокотемпературного интерметаллида и предположено участие атмосферного азота в его образовании.

Ключевые слова


жаропрочные аустенитные сплавы серии HP; микроструктура; фазовый состав; фазовые превращения; электронная микроскопия; интерметаллидные и карбидные фазы

Полный текст:

PDF

Литература


Barbabela G. D., De Almeida L. H., Da Silveira T. L., Le May I. Phase characterization in two centrifugally cast HK stainless steel tubes // Mater. Charact. 1991. V. 26. P. 1 – 7.

De Almeida Soares G. D., De Almeida L. H., Da Silveira T. L., Le May I. Niobium additions in HP heat-resistant cast stainless steels // Mater. Charact. 1992. V. 29. P. 387 – 396.

Abbasi M., Park I., Ro Y., et al. G-phase formation in twenty-years aged heat-resistant cast austenitic steel reformer tube // Mater. Charact. 2019. V. 148. P. 297 – 306.

Garbiak M., Jasinski W., Piekarski B. Materials for reformer furnace tubes. History ofevolution // Arch. Foundry Eng. 2011. V. 11, Spesial. Is. 2. P. 47 – 52.

Bonaccorsi L., Guglielmino E., Pino E. et al. Damage analysis in Fe – Cr – Ni-centrifugally cast alloy tubes for reforming furnaces // Eng. Fail. Anal. 2014. V. 36. P. 65 – 74.

De Almeida L. H., Ribeiro A. F., Le May I. Microstructural characterization of modified 25Cr – 35Ni centrifugally cast steel furnace tubes // Mater. Charact. 2003. V. 49. Р. 219 – 229.

Chen Q. Z., Thomas C. W., Knowles D. M. Characterization of 20Cr32Ni1Nb alloys in as-cast and Ex-Service conditions by SEM, TEM and SDX // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 374. P. 398 – 408.

Alvino A., Lega D., Giacobbe F. et al. Damage characterization in two reformer heater tubes after nearly 10 years of service at different operative and maintenance conditions // Eng. Fail. Anal. 2010. V. 17. P. 1526 – 1541.

Воеводин В. Н. Конструкционные материалы ядерной энергетики — вызов 21 века // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2007. Т. 90, № 2. С. 10 – 22.

Shi S., Lippold J. C. Microstructure evolution during service exposure of two cast, heat-resisting stainless steels — HP – Nb modified and 20 – 32 Nb // Mater. Charact. 2008. V. 59. P. 1029 – 1040.

Sustaita-Torres I. A., Haro-Rodriguez S., Guerrero-Mata M. P. et al. Aging of a cast 35Cr – 45Ni heat resistant alloy // Mater. Chem. Phys. 2012. V. 133. P. 1018 – 1023.

Ribeiro A. F., Borges R. M. T., De Almeida L. H. Phase transformation in heat resistant steel observed by STEM: (NbTi)C – NiNbSi (G-phase) // Acta Microscopy. 2002. V. 11. P. 59 – 63.

Yan J., Gao Y., Yang F. et al. Effect of tungsten on the microstructure evolution and mechanical properties yttrium modified HP40Nb alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2011. V. 529. P. 361 – 369.

Buchanan K. G., Kral M. V., Bishop C. M. Crystallography and morphology of MC carbides in niobium-titanium modified as-cast HP alloys // Metall. Mater. Trans. A. 2014. V. 45. Is. 8. P. 3373 – 3385.

Swaminathan J., Guguloth K., Gunjan M. et al. Failure analysis and remaining life assessment of service exposed primary reformer heater tubes // Eng. Fail. Anal. 2008. V. 15. P. 311 – 331.

Guo X.-F., Ni Y.-Y., Gong J.-M. et al. Formation of G-phase in 20Cr32Ni1Nb stainless steel and its effect on mechanical properties // Acta Metall. Sin-Engl. 2017. V. 30. P. 829 – 839.

Liu C. J., Chen Y. Variations of the microstructure and mechanical properties of HP40Nb hydrogen reformer tube with time at elevated temperature // Mater. Des. 2011. V. 32. P. 2507 – 2512.

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П. и др. Трансформация структуры жаропрочного сплава 0,45C – 26Cr – 33Ni – 2Si – 2Nb при длительной высокотемпературной выдержке // МиТОМ. 2013. № 10(700). С. 7 – 14. (Rudskoy A. I., Kondrat’ev S. Yu., Anastasiadi G. P. et al. Transformation of the structure of refractory alloy 0.45C – 26Cr – 33Ni – 2Si – 2Nb during a long-term high-temperature hold // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 55, Is. 9 – 10. P. 517 – 525).

Kenik E. A., Maziasz P. J., Swindeman R. W. et al. Structure and phase stability in cast modified-HP austenite after long-term ageing // Scr. Mater. 2003. V. 49, Is. 2. P. 117 – 122.

Voicu R., Andrieu E., Poquillon D. et al. Microstructure evolution of HP40-Nb alloys during aging under air at 1000 °C // Mater. Charact. 2009. V. 60. P. 1020 – 027.

Орыщенко А. С., Уткин Ю. А., Попова И. П. и др. Исследование характеристик жаропрочности металла центробежно-литых труб, изготовленных из сплава 45Х32Н43СБ, и их сварных соединений при температурах до 1150 °C. Часть 1. Жаропрочность труб при температурах до 1100 °C // Вопросы материаловедения. 2020. № 2(102). С. 1 – 13.

Рыбин В. В., Рубцов А. С., Нестерова Е. В. Метод одиночных рефлексов (ОР) и его применение для электронномикроскопического анализа дисперсных фаз // Заводская лаборатория. 1982. № 5. С. 16 – 21.

Joubert J.-M., St-Fleur W., Sarthou J. et al. Equilibrium characterization and thermodynamic calculations on highly alloyed refractory steels // CALPHAD. 2014. V. 46. P. 55 – 61.

Sourmail T. Precipitation in creep stainless austenitic steels // Mater. Sci. Technol. 2001. V. 7. P. 1 – 14.

Jargelius-Pettersson R. F. A. Precipitation trends in highly alloyed austenitic stainless steels // Zeitschrift für Metallkunde. 1998. Bd. 89. No. 3. S. 177 – 183.

Jargelius-Pettersson R. F. A. Precipitation in a nitrogen-alloyed stainless steel at 850°C // Scr. Metall. Mater. 1993. V. 28. P. 1399 – 1403.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.10.3-10

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024