Ο ανθεκτικός στη θερμότητα χάλυβας X12CrMoWVNbN10-1-1 χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή μεγάλων χυτών και σφυρηλατήσεων, όπως υπερκρίσιμοι ρότορες τουρμπίνας ατμού, σώματα κύριας βαλβίδας ατμού και δίσκοι αεριοστροβίλων. Είναι ένας τυπικός (9 τοις εκατό έως 12 τοις εκατό) Cr (κλάσμα μάζας) ανθεκτικός στη θερμότητα χάλυβας, με χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, καλή απόδοση ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία και αντοχή στη διάβρωση. Έχει υψηλή αντοχή σε περίπου 600 μοίρες και χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή εξαρτημάτων συντήρησης υψηλής θερμοκρασίας υπερ-υπερκρίσιμων γεννητριών, για παράδειγμα, μεγάλα χυτά και σφυρήλατα όπως ρότορες υψηλής πίεσης και σώματα βαλβίδων ατμού σε μονάδες τουρμπίνας ατμού [1]. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, έχει βρεθεί ότι η επιμήκυνση του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 στους 400 βαθμούς είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία δωματίου και η πλαστικότητά του είναι κακή. Αυτό προφανώς δεν ευνοεί την ευρεία εφαρμογή του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 στην πρακτική παραγωγή εντός ευρύτερου εύρους θερμοκρασιών, θέτοντας σε κίνδυνο την ασφάλεια για την παραγωγή
Επί του παρόντος, πολλοί εγχώριοι και ξένοι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 Yang Gang et al. [2] μελέτησε την επίδραση των ρυθμών ψύξης απόσβεσης και σκλήρυνσης στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα σε θερμοκρασία δωματίου. Ο Chilukuru [3] μελέτησε την επίδραση της κατακρήμνισης και της χονδροποίησης των καρβονιτριδίων στη δύναμη ερπυσμού κατά τη διάρκεια μακροχρόνιου ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία στους 650 βαθμούς. Οι G Kutz et al. [4] μελέτησε την επίδραση των διεργασιών θέρμανσης στην καθίζηση των φάσεων ενίσχυσης στον χάλυβα. Οι Tao et al. [5] Η επίδραση της σκλήρυνσης σε υψηλές θερμοκρασίες άνω των 570 μοιρών στη συμπεριφορά καθίζησης των κατακρημνισμένων φάσεων σε αυτόν τον χάλυβα έχει μελετηθεί. Ωστόσο, έχει γίνει λίγη έρευνα σχετικά με τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 εντός του εύρους θερμοκρασίας περίπου 400 βαθμών. Σε αυτό το έγγραφο, έχουν διεξαχθεί μηχανικές δοκιμές σε χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 στους 300~600 βαθμούς και η μικροδομή των δειγμάτων εφελκυσμού σε διάφορες θερμοκρασίες έχει παρατηρηθεί και αναλυθεί για να διερευνηθεί η επίδραση της θερμοκρασίας στις μηχανικές ιδιότητες και τη μικροδομή του X12CrMoWVNbN10-1-1 χάλυβας.
1.Πειραματικά Υλικά και Μέθοδοι
Ο χάλυβας X12CrMoWVNbN10-1-1 που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα ελήφθη από το σώμα της βαλβίδας ατμού του υπερκρίσιμου στροβίλου ατμού και η χημική του σύνθεση φαίνεται στον Πίνακα 1. Το σώμα της βαλβίδας τήχθηκε σε αλκαλικό ηλεκτρικό κλίβανο, εξευγενίστηκε σε κουτάλα, και εξευγενίζεται σε επαγωγικό κλίβανο κενού και στη συνέχεια χυτεύεται σε χύτευση στους 1560 βαθμούς περίπου. Μετά από θερμική επεξεργασία, παρήχθη. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας είναι ψύξη κλιβάνου ανόπτησης 1 050 βαθμών συν ψύξη αέρα κανονικοποίησης βαθμών 1 100 βαθμών και σκλήρυνση 740 μοιρών.
Δείγματα εφελκυσμού κομμένα από πειραματικό υλικό φ 5 mm × 25 mm υποβλήθηκαν σε δοκιμή εφελκυσμού σε μια γενική μηχανή δοκιμής SANS υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας 300, 350, 400, 450, 500, 600 μοιρών. Η δοκιμή εφελκυσμού σε υψηλή θερμοκρασία διεξήχθη σύμφωνα με τα πρότυπα που καθορίζονται στο GB/T4338-2006 Δοκιμή εφελκυσμού υψηλής θερμοκρασίας μεταλλικών υλικών, με τις τιμές 2 × Εκτέλεση δοκιμής εφελκυσμού με ρυθμό παραμόρφωσης 10-4s -1. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής μεταβατικής εφελκυσμού σε υψηλή θερμοκρασία, θερμάνετε πρώτα το δείγμα εφελκυσμού στη θερμοκρασία δοκιμής στους 10 μοίρες/λεπτό και κρατήστε το σε αυτή τη θερμοκρασία για 1 ώρα πριν πραγματοποιήσετε μονοαξονική δοκιμή εφελκυσμού. Στη συνέχεια, παρατηρήστε τη μορφολογία κατάγματος του δείγματος εφελκυσμού και πάρτε ένα δείγμα κοντά στο κάταγμα για μικροσκοπική παρατήρηση και ανάλυση
Το δείγμα γυαλίστηκε διαδοχικά με 400 # έως 2000 # λειαντικό χαρτί και γυαλίστηκε. Μετά τη στίλβωση, χαράχθηκε με ένα μείγμα 5 g FeCl3, 25 mL HCl και 25 mL αιθανόλης. Η μεταλλογραφική δομή παρατηρήθηκε με μεταλλογραφικό μικροσκόπιο OLYMPUS DSX500. Η δομή σάρωσης και η θραύση εφελκυσμού παρατηρήθηκαν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης εκπομπής πεδίου Zeiss Ultra Plus. Μια λεπτή φέτα 0,5 mm κόπηκε κατά μήκος της διατομής περίπου 5 mm από το κάταγμα και αλέστηκε σε πάχος 50 mm μΜ, τρυπήθηκε φ Μια κυκλική πλάκα 3 mm αραιώθηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο ηλεκτρολυτικής στίλβωσης διπλού πίδακα για να παρασκευαστεί ένα δείγμα ΤΕΜ. Ο ηλεκτρολύτης ήταν ένα μικτό διάλυμα (κλάσμα όγκου) 95 τοις εκατό CH3COOH και 5 τοις εκατό HClO4 και η θερμοκρασία ηλεκτρόλυσης ήταν κάτω από - 30 βαθμούς . Οι παρατηρήσεις TEM πραγματοποιήθηκαν σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης FEI Tecnai G20.
2. Αποτελέσματα και Συζήτηση
Τα αποτελέσματα δοκιμής εφελκυσμού υψηλής θερμοκρασίας του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 μπορούν να φανούν ότι εντός του εύρους θερμοκρασίας δοκιμής, όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από 400 βαθμούς, η αντοχή του υλικού μειώνεται αργά και ακόμη και όταν η αντοχή σε εφελκυσμό είναι στους 350 βαθμό , υπάρχει μικρή αύξηση. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο ρυθμός μείωσης της αντοχής αυξάνεται σταδιακά. Σε αντίθεση με την αλλαγή στις τιμές αντοχής, εντός του εύρους από 300 έως 600 μοίρες, η επιμήκυνση του υλικού μειώνεται πρώτα και στη συνέχεια αυξάνεται γρήγορα, με την επιμήκυνση στις 400 μοίρες να είναι 14,2 τοις εκατό, Ελάχιστη που επιτυγχάνεται.
Η μορφολογία της επιφάνειας θραύσης εφελκυσμού του χάλυβα X12CrMoWVNbN10-1-1 σε ορισμένες θερμοκρασίες. Εντός του εύρους θερμοκρασίας δοκιμής, ο τρόπος θραύσης του υλικού είναι όλκιμο κάταγμα, με μεγάλο αριθμό λακκών κατανεμημένων στην επιφάνεια θραύσης. Η επιφάνεια θραύσης των δειγμάτων στις 300 μοίρες και 400 μοίρες έχει μικρά και πυκνά λακκάκια, αλλά μερικά μεγάλα λακκάκια εμφανίζονται στα δείγματα στις 300 μοίρες, υποδεικνύοντας καλή σκληρότητα. Μετά την αύξηση της θερμοκρασίας στους 500 βαθμούς, το μέγεθος του βαθουλώματος αυξάνεται σημαντικά, Υποδεικνύει ότι η σκληρότητα αυξάνεται σταδιακά και υπάρχει μια καλή αντίστοιχη σχέση μεταξύ της θραύσης εφελκυσμού και της αλλαγής στην πλαστικότητα του υλικού.
