HR3C耐热钢在高温蠕变过程中微观组织演变分析

利用OM、XRD、EDS和TEM对高温蠕变试验后的HR3C耐热钢试样的微观组织、析出相和裂纹进行了研究。结果表明:HR3C奥氏体耐热钢原始奥氏体组织中分布有细小、弥散的CrNbN第二相;在700℃高温蠕变试验中,随着试验时间的延长,HR3C耐热钢中将不断从奥氏体晶界析出大量的(Fe,Cr)_(23)C_6相;当应力大于110 MPa时,应力大小是影响高温蠕变试验中试样断裂的主要因素,断裂方式属于穿晶断裂,而应力小于110 MPa时,引起HR3C断裂的主要因素是沿晶析出的(Fe,Cr)_(23)C_6析出相,断口属于沿晶断裂;当表面具有较多数量大尺寸晶粒与小尺寸晶粒配合时,有利于抑制裂纹的萌生和扩展,提高HR3C耐热钢的高温蠕变寿命。     

超超临界机组奥氏体/马氏体异种钢接头蠕变数值模拟

采用有限元方法对超超临界火电机组中新型奥氏体耐热钢HR3C/马氏体耐热钢T91异种钢接头在600℃/42.26 MPa内压作用下的最大蠕变主应力、von Mises等效应力和应力三轴度进行了数值模拟.结果表明,对于HR3C/T91异种钢接头,最大主应力峰值位于焊缝/T91界面附近区域,蠕变孔洞易于在焊缝/T91界面区域...     

高温时效对超超临界锅炉用HR3C钢接头微观结构及力学性能的影响

利用高温蠕变持久试验机,对超超临界(USC)机组锅炉用HR3C钢接头设计进行650℃,54.6 MPa.1000 h 的高温加载时效试验,对比分析了未时效与时效的 HR3C 钢接头微观结构和力学性能特征,结果表明,HR3C 钢接头母材区和焊缝区高温加载时效后脆化显著,焊缝区冲击韧性仅剩20kj/cm2,断裂几乎呈完全脆...     

应力松弛方法研究2种HR3C耐热钢的高温蠕变行为

采用应力松弛方法研究了2种不同晶粒大小HR3C耐热钢的初始态试样和时效态试样的高温蠕变变形行为,并分析了其微观组织特点.结果表明,尽管2种HR3C耐热钢的化学成分相近,但其蠕变行为有明显差异.相同条件下,晶粒较粗的HR3C耐热钢初始态与时效态的蠕变速率均低于晶粒较细的HR3C耐热钢,具有较高的蠕变抗力.2种HR3C耐热钢经过高温时效处理后,蠕变抗力均明显降低.晶粒较细小的HR3C钢在高温时效后其应力指数(n)与蠕变表观激活能(Q)的降低幅度更加显著,表明晶粒较细的HR3C耐热钢的蠕变抗力的稳定性低于晶粒较粗的HR3C耐热钢.     

Super304H奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头持久强度研究

利用"等温线法"对Super304H奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头625℃持久强度试验数据进行外推,表明焊接接头在超超临界机组工作环境下服役是安全可靠的。结果表明,高应力条件,试样断口主要为韧窝断裂,以穿晶断裂为主;低应力条件,试样断口主要为解离断裂,以蠕变断裂为主;蠕变断裂是以孔洞和微裂纹的形核与长大为基础。析出相沉淀强化是Super304H奥氏体耐热钢焊接接头的主要强化手段。     

服役后HR3C钢高温持久组织的研究

通过高温持久试验、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪、X-射线衍射仪,研究了服役5万小时后HR3C钢在650℃条件下的高温持久组织。结果表明,服役后HR3C钢的高温持久断口主要为沿晶断裂,断口区域处的组织已经处于严重脆化状态。服役后HR3C钢持久过程中的析出相主要有NbCrN、Nb(C,N)和M_(23)C_6。细小弥散分布的NbCrN和Nb(C,N)有利于提高高温强度,而沿晶呈链条状分布的M_(23)C_6可严重削弱HR3C钢的高温强度。     

国产T91耐热钢650℃蠕变断裂微观机理

在650 ℃下对国产T91耐热钢进行了标准拉伸持久试验,采用外推法计算出该钢105 h的持久强度极限为55.42 MPa.使用OM、SEM、TEM和 XRD对不同应力状态下的蠕变断裂试样微观组织进行分析比较.研究结果显示,随着持久断裂时间的延长,T91耐热钢蠕变断裂状态由韧性断裂向脆性断裂模式改变;材料中出现马氏体板条组织分解、M23C6碳化物粗化、位错密度降低和再结晶等现象.析出相强化作用的下降,马氏体板条的碎化和多边形化以及位错机构的退化是国产T91耐热钢蠕变性能下降的主要原因.碳化物的EDS分析表明,不同形貌M23C6碳化物成分存在差异,含Si元素M23C6碳化物更可能在持久过程中长大.     

T92/HR3C异种钢接头的蠕变损伤演化

对T92/HR3C异种钢焊接接头进行温度为650℃、应力为90 MPa的系列蠕变中断试验,利用光学显微镜、扫描电子显微镜对经过不同蠕变寿命分数试样的显微组织和蠕变孔洞损伤进行了观察与定量,并测试了接头蠕变断裂后的硬度分布.结果表明,T92/HR3C异种钢接头断裂在T92侧细晶粒热影响区(FGHAZ),断裂方式为IV型开...     

HR3C钢焊接接头700℃的蠕变组织演变

利用光学显微镜和扫描电子显微镜,通过高温持久试验分析了700℃试验中HR3C钢焊接接头蠕变组织。结果表明,高温持久拉伸的HR3C钢接头组织中析出大量粗大的M23C6沿奥氏体晶界连续分布是促使蠕变裂纹产生的原因;在焊缝胞状树枝晶内的M23C6以针状形态几乎布满整个组织,加速了裂纹扩展,致使接头的蠕变断裂强度降低。     

新型含Al奥氏体耐热钢高温蠕变性能的研究现状

新型含Al奥氏体耐热钢(Alumina-forming austenitic steel-AFA钢)是近年来开发的新型耐热钢,具有比传统耐热钢更优异的高温抗氧化性与蠕变性能,可望应用于超超临界火力发电机组关键部件。从不同AFA钢的合金元素调控入手,阐述了AFA钢成分设计原则,分析了合金元素差异对析出相的影响,以期揭示析出相的析出与粗化动力学及其与蠕变性能间的关系,总结了高温蠕变断裂机制,讨论了影响材料蠕变性能的因素,并对AFA钢的强化思路与未来应用进行了展望。     

电站锅炉用HR3C钢管表面裂纹临界尺寸

以供货态和650℃(外管壁温度)服役18644 h的HR3C钢炉管为对象,采用实验及模型计算相结合的方法,获得HR3C钢管表面裂纹失稳扩展的临界尺寸,用于定量化评估服役HR3C钢管的可靠性.结果表明,供货态和服役态HR3C钢炉管室温及650℃时的K1C值分别为16.06、2.38 MPa·m1/2,以及7.92、1.2...     

Precipitation Behavior of σ Phase in Ultra-Supercritical Boiler Applied HR3C Heat-Resistant Steel

The precipitation kinetics of σ phase in commercial HR3C heat-resistant steel during aging at 650–800 °C was studied in the paper. Through morphology, composition and structural analyzing on the second phase in the HR3C steel, it was confi rmed that the precipitations after aging were mainly NbCrN, M_23C_6 and FeCr type σ phase. The time-dependent mass change of the three precipitated phases showed that the linearly increased σ phase after aging at 750 °C–2000 h was transformed from NbCrN phase or M_23C_6 phase. According to the calculation on the volume fraction of electrolytically dyed σ phase, the time–temperature transformation(TTT) curve for σ phase at 1 vol% in two kinds of commercial HR3C steel(different in grain size) was obtained and analyzed. The nose of the TTT curve was located at around 750 °C for the two kinds of HR3C steel, and the larger grain size HR3C steel displayed a inhibit effect on the precipitation of σ phase. The impact energy of the HR3C steel after aging at 700 °C decreased obviously with the fracture mechanism changing from ductile fracture to intergranular brittle fracture, which was considered to be related to the density of σ-brittle phase after aging.     

Super304H钢在含1.5％SO2模拟烟气中的腐蚀行为研究

目的研究Super304H钢在650℃和700℃模拟烟气中的腐蚀行为和机理。方法将Super304H钢试样置于含SO2(体积分数1.5%)的模拟烟气中,间隔一定时间取出样品称量,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析不同腐蚀阶段的腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果腐蚀初期,Super304H钢在700℃下的腐蚀速率明显比650℃下的快,腐蚀过程中,腐蚀产物不断生成和剥落。650℃时,样品初期的主要成分为Cr_2O_3和Fe2O3,随腐蚀时间的延长,生成了Fe_3O_4;700℃时的腐蚀产物剥落更明显。腐蚀产物具有双层结构,主要由Fe2O3、Cr_2O_3、Fe_3O_4和少量(Ni,Cr)Fe_2O4、Cu Fe_2O4尖晶石类化合物组成,在腐蚀产物内层生成了硫化物。结论 Super304H钢在650℃和700℃含SO2(1.5%)的模拟烟气中,腐蚀产物不断生成和剥落,导致腐蚀加速。     

高温服役50 000 h脆化HR3C钢的持久寿命分析

通过室温拉伸试验、高温短时拉伸试验、高温冲击试验、高温持久性能试验、显微组织观察和能谱分析研究了服役50 000 h的HR3C钢的组织和性能。结果表明:服役50 000 h的HR3C钢在室温下明显脆化,塑性大幅下降,但强度和硬度仍符合标准要求;665 ℃高温下的韧性和塑性较室温时有显著提升,高温强度也满足标准要求;晶界和晶内析出大量第二相,晶界处聚集分布的块状M₂₃C₆相是导致HR3C钢脆化的主要因素,晶内析出的NbCrN相则可以产生弥散强化效应;665 ℃高温下持久强度仅比标准推荐值降低10%,以末级过热器管为例,估算脆化HR3C钢的剩余寿命仍超过100 000 h。     

22Cr-25Ni奥氏体耐热钢高温时效的组织及性能

通过对新型22Cr-25Ni奥氏体耐热钢经650 ℃、700 ℃高温时效不同时间后进行硬度、室温拉伸、冲击试验,并利用光学显微镜、扫描电镜观察了其显微组织和室温冲击断口,研究了22Cr-25Ni钢时效后力学性能变化情况。结果表明,22Cr-25Ni钢经高温时效后,硬度、室温拉伸强度得到强化,在时效1000 h后达到最大值之后趋于稳定,22Cr-25Ni钢同时具有明显的时效脆性倾向,冲击吸收能量下降幅度较大,650 ℃时效100 h后冲击吸收能量由时效前的198 J下降到111 J,700 ℃时效100 h后冲击吸收能量仅为47 J,随着时效时间继续增加,当时效3000 h后冲击吸收能量减少到20 J,随后趋于稳定。22Cr-25Ni钢在高温时效后的力学性能变化主要是由CrNbN(Z相)、M₂₃C₆、MX这3种析出相的共同作用造成的。     

淬火温度对E550海洋工程用钢组织与性能的影响

对控轧控冷态60 mm厚的E550海洋工程用钢分别进行860、890、930℃的奥氏体化淬火,650℃的回火,使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对热处理后钢板的组织和力学性能进行研究。结果表明:调质处理钢板的屈服强度随着淬火温度的升高不断增加,而抗拉强度和伸长率基本保持不变。860℃淬火后的组织细小均匀,晶内有大量小角度晶界存在,冲击吸收能量在188～335 J之间;890℃淬火,晶粒尺寸有所增加,且晶粒间多以大角度晶界为多;930℃淬火,由于温度较高,相邻奥氏体晶粒间出现相互吞并生长现象,冲击吸收能量很不稳定,最低仅为20 J。     

P92钢焊接接头的高温抗氧化性研究

P92钢因优异的综合性能逐渐成为超超临界机组过热器、再热器等零部件的理想用钢,材料经焊接后,焊接接头在服役温度中的高温抗氧化性直接影响零部件的使用寿命。利用增重法研究P92钢焊接接头在650℃高温空气介质中的氧化动力学,采用OM、SEM观察和分析氧化层表面及截面形貌,利用XRD分析氧化物物相。结果表明:在一定温度下,P92钢焊接接头各区域氧化速率均是先增加后降低,然后趋于稳定值,符合抛物线规律;在650℃空气介质中氧化132 h后,焊接接头中距焊缝3 mm热影响区A部位、焊缝、母材各区域氧化层的厚度分别为45μm,30μm,27μm;焊接接头氧化后表面的主要氧化产物为Fe_2O_3。     

非线性超声表征HR3C钢时效过程中析出相的变化

研究了HR3C钢在700和750 ℃下时效过程的组织演变,并用非线性超声技术来进行表征。在时效过程中主要析出相为M₂₃C₆和Z相,其总体面积分数和平均直径随着时效时间和温度的增加而增加。用非线性超声技术对时效试样进行测量,试验结果表明,非线性超声系数也随着时效时间和温度的增加而增加,其上升趋势和析出相的总面积分数呈现一定的相关性。这说明非线性超声系数对析出相的变化趋势敏感,可以用来表征HR3C钢时效过程中的微观结构变化。     

热轧高强度V-Mo复合合金化TWIP钢的拉伸应变硬化行为

利用单轴拉伸试验、扫描电镜和透射电镜等研究了热轧高强度V-Mo复合合金化TWIP钢时效前后的应变硬化行为。结果表明,试验钢的TWIP效应受到抑制,在650℃时效后发生了二次硬化,抗拉强度达到1201 MPa,屈服强度达到1070 MPa,远高于一般奥氏体钢。通过Ludwigson的修正Hollomon公式计算分析发现塑性变形阶段分为两个阶段:塑性变形初期位错的滑移起主导地位,变形后期主要是形变诱导孪晶以及位错与孪生的交互作用。基于对析出相分析、计算结果和透射观察的分析,时效后纳米级(V,Mo) C析出导致了二次硬化的发生。而试验钢TWIP效应不明显,这主要与热轧后析出的大量细小弥散的碳化物抑制孪晶生长有关。      

超超临界锅炉用TP310HCbN不锈钢的热腐蚀行为研究

以80%Na2SO4+10%K2SO4+10%KCl混合熔融盐为热腐蚀介质,研究了TP310HCbN奥氏体不锈耐热钢在600℃,650℃和700℃下的热腐蚀行为。结果表明:在600℃和650℃下,腐蚀失重轻微,热腐蚀过程中腐蚀产物从样品表面剥落,样品晶界发现大量硫化物,并有明显的晶间腐蚀倾向;在700℃下,样品失重加速,腐蚀产物剥落严重。利用XRD和SEM分析样品经热腐蚀后的表面成分和结构,腐蚀产物主要由Fe3O4和(Fe,Cr)2O3组成,并含有少量的NiCr2O4和Cr2S3。