Kuumakindlat terast X12CrMoWVNbN10-1-1 kasutatakse laialdaselt suurte valandite ja sepiste, näiteks ülikriitiliste auruturbiini rootorite, peamiste auruventiilide korpuste ja gaasiturbiinide ketaste valmistamisel. See on tüüpiline (9–12 protsenti) Cr (massifraktsioon) kuumuskindel teras, millel on madal soojuspaisumistegur, kõrge soojusjuhtivus, hea roomevõime kõrgel temperatuuril ja korrosioonikindlus. Sellel on kõrge vastupidavus umbes 600 kraadi juures ja seda kasutatakse laialdaselt ülikriitiliste generaatorite kõrge temperatuuriga teeninduskomponentide valmistamisel, näiteks suurte valandite ja sepistatud materjalide, nagu kõrgsurverootorid ja auruturbiinide auruklapi korpused. [1]. Praktilistes rakendustes on aga leitud, et X12CrMoWVNbN10-1-1 terase pikenemine 400 kraadi juures on madalam kui toatemperatuur ja selle plastilisus on halb. Ilmselgelt ei soodusta see terase X12CrMoWVNbN10-1-1 laialdast kasutamist praktilises tootmises laiemas temperatuurivahemikus, mis seab tootmisele ohtu
Praegu on paljud kodu- ja välismaised teadlased keskendunud terase X12CrMoWVNbN10-1-1 kuumtöötlemisprotsessile Yang Gang et al. [2] uuris karastamise ja karastamise jahutuskiiruste mõju terase mehaanilistele omadustele toatemperatuuril. Chilukuru [3] uuris sademete ja karbonitriidide jämeduse mõju roometugevusele pikaajalisel kõrgel temperatuuril 650 kraadi juures. G Kutz et al. [4] uuris kuumutamisprotsesside mõju terase tugevdusfaaside sadenemisele. Tao jt. [5] Uuritud on üle 570 kraadi kõrge temperatuuriga karastamise mõju sadestunud faaside sadestumise käitumisele selles terases. Terase X12CrMoWVNbN10-1-1 mehaanilisi omadusi temperatuurivahemikus umbes 400 kraadi on aga vähe uuritud. Selles artiklis on X12CrMoWVNbN10-1-1 terasega mehaanilised katsed läbi viidud temperatuuril 300–600 kraadi ning erinevatel temperatuuridel on vaadeldud ja analüüsitud tõmbekehade mikrostruktuuri, et uurida temperatuuri mõju mehaanilistele omadustele ja mikrostruktuurile. X12CrMoWVNbN10-1-1 teras.
1. Katsematerjalid ja -meetodid
Katses kasutatud teras X12CrMoWVNbN10-1-1 võeti ülikriitilise auruturbiini auruklapi korpusest ja selle keemiline koostis on näidatud tabelis 1. Klapi korpus sulatati leeliselises elektriahjus, rafineeriti kulp ja rafineeritakse vaakum-induktsioonahjus ning valatakse seejärel umbes 1560 kraadi juures valusse. Pärast kuumtöötlemist toodeti. Kuumtöötlusprotsess on 1 050 kraadine lõõmutusahju jahutamine pluss 1 100 kraadi normaliseeriv õhkjahutus pluss 740 kraadi karastamine.
Katsematerjalist lõigatud φ 5 mm × 25 mm tõmbekatsekehad allutati tõmbekatsele SANS universaalse katsemasinaga kõrgel temperatuuril 300, 350, 400, 450, 500, 600 kraadi. Kõrgel temperatuuril mööduva tõmbetugevuse katse viidi läbi vastavalt standarditele, mis on määratletud GB/T4338-2006 Metallmaterjalide kõrge temperatuuriga tõmbekatse, väärtustega 2 × Viige tõmbekatse läbi deformatsioonikiirusel 10-4 s. -1. Kõrge temperatuuriga mööduva tõmbekatse ajal soojendage tõmbeproovi esmalt katsetemperatuurini 10 kraadi /min ja hoidke seda sellel temperatuuril 1 tund enne üheteljelise tõmbekatse läbiviimist. Seejärel jälgige tõmbeproovi murdumismorfoloogiat ja võtke mikroskoopiliseks vaatluseks ja analüüsiks murru lähedalt proov.
Proovi poleeriti järjestikku 400 # kuni 2000 # abrasiivpaberiga ja poleeriti. Pärast poleerimist söövitati see 5 g FeCl3, 25 ml HCl ja 25 ml etanooli seguga. Metallograafilist struktuuri vaadeldi OLYMPUS DSX500 metallograafilise mikroskoobi all. Skaneerivat struktuuri ja tõmbemurdu jälgiti Zeiss Ultra Plus väljaemissiooni skaneeriva elektronmikroskoobi abil. 0,5 mm õhuke viil lõigati piki ristlõiget umbes 5 mm kaugusel murrust ja jahvatati paksuseks 50 mm μM, stantsiti välja φ 3 mm ringikujulist plaati lahjendati TEM-proovi valmistamiseks topeltjoaga elektrolüütilise poleerimise meetodil. Elektrolüüt oli 95 protsendi CH3COOH ja 5 protsendi HClO4 segalahus (mahuosa) ning elektrolüüsi temperatuur oli alla - 30 kraadi. TEM-vaatlused viidi läbi FEI Tecnai G20 ülekandeelektronmikroskoobiga.
2. Tulemused ja arutelu
Terase X12CrMoWVNbN10-1-1 kõrgtemperatuurse tõmbekatse tulemused näitavad, et katsetemperatuuri vahemikus, kui temperatuur on alla 400 kraadi, väheneb materjali tugevus aeglaselt ja isegi siis, kui tõmbetugevus on 350 kraadi. kraadi , on väike tõus. Temperatuuri tõustes suureneb tugevuse vähenemise kiirus järk-järgult. Erinevalt tugevusväärtuste muutumisest vahemikus 300 kuni 600 kraadi väheneb materjali pikenemine esmalt ja seejärel suureneb kiiresti, kusjuures pikenemine 400 kraadi juures on 14,2 protsenti, saavutatud miinimum.
Terase X12CrMoWVNbN10-1-1 tõmbemurdepinna morfoloogia teatud temperatuuridel. Katse temperatuurivahemikus on materjali murdumisviisiks plastiline murd, mille murdumispinnale on jaotunud suur hulk lohke. Proovide murdepinnal 300 kraadi ja 400 kraadi juures on väikesed ja tihedad lohud, kuid 300 kraadi juures ilmuvad proovidesse mõned suured lohud, mis näitavad head sitkust. Kui temperatuur tõuseb 500 kraadini, suureneb lohu suurus märkimisväärselt, see näitab, et tugevus suureneb järk-järgult ning tõmbemurru ja materjali plastilisuse muutuse vahel on hea vastav seos.
