Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Частицы вторых фаз и стабильность субзеренной структуры в мартенситной стали 10Х9К3В2МФБР в условиях ползучести
Аннотация
Исследовано поведение при ползучести теплотехнической стали мартенситного класса 10Х9К3В2МФБР при 650 °C и напряжениях 100 – 180 МПа. С использованием просвечивающей электронной микроскопии изучена эволюция субзеренной структуры и морфология частиц вторичных фаз. Выполнены термодинамические расчеты объемной доли частиц после термической обработки и ползучести. Установлено, что при термической обработке в стали формируются частицы карбида (Fe, Cr)23(C, B)6 и карбонитрида (Nb, V)(C, N). Обнаружено выделение частиц фазы Лавеса (Fe, Cr)2(W, Mo) в структуре после кратковременной ползучести в течение 243 ч. Показано, что интенсивное укрупнение частиц фазы Лавеса приводит к уменьшению дисперсионного упрочнения стали в условиях длительной ползучести. Ползучесть сопровождается уменьшением плотности дислокаций и увеличением размера субзерен. Сделано заключение, что изменение степенного показателя ползучести при переходе к длительным испытаниям при 650 °C связано с деградацией микроструктуры стали — выраженным ростом субзеренной структуры из-за уменьшения плотности частиц вторичных фаз, тормозящих миграцию малоугловых границ.
Ключевые слова
Литература
Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А., Козлов П. А. и др. Новые жаропрочные стали для блоков с суперсверхкритическими параметрами пара // Тяжелое машиностроение. 2011. № 3. С. 7 – 10.
Феклистов C. И., Козлов П. А., Дуб В. А. и др. Освоение технологии производства высокотемпературных элементов энергетического оборудования нового поколения (ССКП) из наноструктурированных жаропрочных сталей // Тяжелое машиностроение. 2011. № 1. С. 13 – 18.
Ennis P. J., Zielinska-Lipiec A., Wachter O. et al. Microstructural stability and creep rupture strength of the martensitic steel P92 for advanced power plant // Acta Mater. 1997. V. 45, Is. 12. P. 4901 – 4907.
Hald J., Korcakova L. Precipitate stability in creep resistant ferritic steels-experimental investigations and modelling // ISIJ Int. 2003. V. 43, Is. 3. P. 420 – 427.
Ланская К. А. Высокохромистые жаропрочные стали. Металлургия, 1976. 216 c.
Кайбышев Р. О., Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики. Жаропрочные свойства // ФММ. 2010. Т. 109, № 2. С. 200 – 215.
Сагарадзе В. В., Кочеткова Т. Н., Катаева Н. В. и др. Структура и ползучесть российских реакторных сталей с ОЦК-решеткой // ФММ. 2017. Т. 118, № 5. С. 522 – 534.
Федосеева А. Э. Сопротивление ползучести и структура 10 % Cr – 3 % Сo – 2 % W – 0,29 % Cu – 0,17 % Re стали с низким содержанием азота и высоким содержанием бора для изготовления элементов энергоблоков угольных тепловых электростанций // Физическая мезомеханика. 2023. Т. 26, № 5. С. 115 – 130.
Пал В. К., Сингх Л. П., Тарик М. Исследование микроструктуры и механических свойств стали Р92 после различных режимов термической обработки // МиТОМ. 2022. № 3. С. 13 – 17.
Tkachev E., Belyakov A., Kaibyshev R. Creep strength breakdown and microstructure in a 9 % Cr steel with high B and low N contents // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 772. Art. 138821.
Zhilyaev A. P., Shakhova I., Morozova A. et al. Grain refinement kinetics and strengthening mechanisms in Cu – 0.3Cr – 0.5Zr alloy subjected to intense plastic deformation // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 654. P. 131 – 142.
Fedoseeva A., Tkachev E., Kaibyshev R. Advanced heat-resistant martensitic steels: Long-term creep deformation and fracture mechanisms // Mater. Sci. Eng. A. 2023. V. 862. Art. 144438.
Беломытцев М. Ю. Экспериментальный анализ закономерностей ползучести жаропрочной ферритно-мартенситной стали // Деформация и разрушение материалов. 2019. № 10. С. 31 – 41.
Tkachev E., Belyakov A., Kaibyshev R. Creep behavior and microstructural evolution of a 9 % Cr steel with high B and low N contents // Mater. Sci. Eng. A. 2018. V. 725. P. 228 – 241.
Almaeva K. V., Polekhina N. A., Litovchenko I. Y. A comparative investigation of mechanical properties of the ferritic-martensitic steel EK-181 in the temperature range 700 – 800 °C after high-temperature thermomechanical and traditional heat treatments // AIP Conf. Proc. 2018. V. 2051, Is. 1. Art. 020009.
Fedorova I., Kostka A., Tkachev E. et al. Tempering behavior of a low nitrogen boron-added 9 % Cr steel // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 662. P. 443 – 455.
Sawada K., Takeda M., Maruyama K. et al. Materials advanced power engineering / ed. by J. Lecommte-Beckers et al. // Forchungszentrum Julich GmbH: Julich, 1998. V. 575.
Maruyama K., Sawada K., Koike J. Strengthening mechanisms of creep resistant tempered martensitic steel // ISIJ Int. 2001. V. 41, Is. 6. P. 641 – 653.
Pa M., Ferry M., Chandra T. Five decades of the Zener equation // ISIJ Int. 1998. V. 38, Is. 9. P. 913 – 924.
Fedoseeva A., Dudova N., Kaibyshev R. et al. Effect of tungsten on creep behavior of 9% Cr – 3% Co martensitic steels // Metals. 2017. V. 7, Is. 12. Art. 573.
Fedoseeva A., Dudova N., Kaibyshev R. Creep strength breakdown and microstructure evolution in a 3 % Co modified P92 steel // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 654. P. 1 – 12.
Ткачев Е. С., Беляков А. Н., Кайбышев Р. О. Роль деформации в коагуляции частиц карбида M23C6 в 9 % Cr стали // ФММ. 2020. Т. 121, № 8. С. 884 – 891.
Blum W., Eisenlohr P. Dislocation mechanics of creep // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 510. P. 7 – 13.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.8.22-29
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025