El acero resistente al calor X12CrMoWVNbN10-1-1 se usa ampliamente en la fabricación de piezas grandes de fundición y piezas forjadas, como rotores de turbinas de vapor ultrasupercríticos, cuerpos de válvulas de vapor principales y discos de turbinas de gas. Es un acero típico (del 9 al 12 por ciento) Cr (fracción de masa) resistente al calor, con bajo coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, buen rendimiento de fluencia a alta temperatura y resistencia a la corrosión. Tiene una alta resistencia a la resistencia a aproximadamente 600 grados y se usa ampliamente en la fabricación de componentes de servicio de alta temperatura de generadores ultrasupercríticos, por ejemplo, grandes piezas fundidas y forjadas, como rotores de alta presión y cuerpos de válvulas de vapor en unidades de turbinas de vapor. [1]. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, se ha encontrado que el alargamiento del acero X12CrMoWVNbN10-1-1 a 400 grados es menor que la temperatura ambiente y su plasticidad es pobre. Obviamente, esto no es propicio para la aplicación generalizada de acero X12CrMoWVNbN10-1-1 en la producción práctica dentro de un rango de temperatura más amplio, lo que representa un peligro para la seguridad de la producción.
En la actualidad, muchos investigadores nacionales y extranjeros se han centrado en el proceso de tratamiento térmico del acero X12CrMoWVNbN10-1-1 Yang Gang et al. [2] estudió el efecto de las velocidades de enfriamiento del temple y el revenido sobre las propiedades mecánicas del acero a temperatura ambiente. Chilukuru [3] estudió el efecto de la precipitación y el engrosamiento de los carbonitruros en la resistencia a la fluencia durante la fluencia a alta temperatura a largo plazo a 650 grados. G Kutz et al. [4] estudió el efecto de los procesos de calentamiento en la precipitación de las fases de refuerzo en el acero. Tao et al. [5] Se ha estudiado el efecto del revenido a alta temperatura por encima de 570 grados sobre el comportamiento de precipitación de las fases precipitadas en este acero. Sin embargo, ha habido poca investigación sobre las propiedades mecánicas del acero X12CrMoWVNbN10-1-1 dentro del rango de temperatura de aproximadamente 400 grados. En este documento, se realizaron pruebas mecánicas en acero X12CrMoWVNbN10-1-1 a 300~600 grados, y se observó y analizó la microestructura de muestras de tracción a varias temperaturas para explorar el efecto de la temperatura en las propiedades mecánicas y la microestructura de Acero X12CrMoWVNbN10-1-1.
1. Materiales y métodos experimentales
El acero X12CrMoWVNbN10-1-1 utilizado en el experimento se tomó del cuerpo de la válvula de vapor de la turbina de vapor ultrasupercrítica y su composición química se muestra en la Tabla 1. El cuerpo de la válvula se fundió en un horno eléctrico alcalino, se refinó en un cucharón, y refinado en un horno de inducción al vacío, y luego fundido en una fundición a aproximadamente 1560 grados. Después del tratamiento térmico, se produjo. El proceso de tratamiento térmico es de 1 050 grados de enfriamiento del horno de recocido más 1 100 grados de enfriamiento por aire de normalización más 740 grados de templado.
Se sometieron muestras de tracción cortadas de material experimental de φ 5 mm × 25 mm a pruebas de tracción en una máquina de prueba universal SANS en condiciones de alta temperatura de 300, 350, 400, 450, 500, 600 grados. La prueba de tracción transitoria a alta temperatura se realizó de acuerdo con los estándares especificados en GB/T4338-2006 Prueba de tracción a alta temperatura de materiales metálicos, con los valores de 2 × Realice la prueba de tracción a una velocidad de deformación de 10-4s -1. Durante la prueba de tracción transitoria a alta temperatura, primero caliente la muestra de tracción a la temperatura de prueba a 10 grados/min y manténgala a esta temperatura durante 1 hora antes de realizar la prueba de tracción uniaxial. Luego, observe la morfología de la fractura de la muestra de tracción y tome una muestra cerca de la fractura para su observación y análisis microscópico.
La muestra se pulió sucesivamente con papel abrasivo 400 # a 2000 # y se pulió. Después del pulido, se grabó con una mezcla de 5 g de FeCl3, 25 mL de HCl y 25 mL de etanol. La estructura metalográfica se observó bajo un microscopio metalográfico OLYMPUS DSX500. La estructura de barrido y la fractura por tracción se observaron utilizando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo Zeiss Ultra Plus. Se cortó una rebanada delgada de 0,5 mm a lo largo de la sección transversal a unos 5 mm de la fractura y se molió a 50 mm μ M de espesor, se perforó. Se adelgazó una placa circular de 3 mm usando un método de pulido electrolítico de doble chorro para preparar una muestra TEM. El electrolito era una solución mixta (fracción de volumen) de 95 por ciento de CH3COOH y 5 por ciento de HClO4, y la temperatura de electrólisis estaba por debajo de los - 30 grados. Las observaciones TEM se realizaron en un microscopio electrónico de transmisión FEI Tecnai G20.
2. Resultados y Discusión
Los resultados de la prueba de tracción a alta temperatura del acero X12CrMoWVNbN10-1-1 se puede ver que dentro del rango de temperatura de prueba, cuando la temperatura es inferior a 400 grados, la resistencia del material disminuye lentamente, e incluso cuando la resistencia a la tracción es de 350 grado, hay un ligero aumento. A medida que aumenta la temperatura, la tasa de reducción de la fuerza aumenta gradualmente. A diferencia del cambio en los valores de resistencia, dentro del rango de 300 a 600 grados, el alargamiento del material disminuye primero y luego aumenta rápidamente, siendo el alargamiento a 400 grados del 14,2 por ciento, mínimo alcanzado.
La morfología de la superficie de fractura por tracción del acero X12CrMoWVNbN10-1-1 a algunas temperaturas. Dentro del rango de temperatura de prueba, el modo de fractura del material es fractura dúctil, con una gran cantidad de hoyuelos distribuidos en la superficie de fractura. La superficie de fractura de las muestras a 300 grados y 400 grados tiene hoyuelos pequeños y densos, pero aparecen algunos hoyuelos grandes en las muestras a 300 grados, lo que indica una buena tenacidad. Después de que la temperatura sube a 500 grados, el tamaño del hoyuelo aumenta significativamente, lo que indica que la tenacidad aumenta gradualmente y existe una buena relación correspondiente entre la fractura por tracción y el cambio en la plasticidad del material.
