X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2~0.4)和保载时间(0.3~1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明:试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。

温度对X12CrMoWVNbN10-1-1钢组织及力学性能的影响

对X12Cr Mo WVNb N10-1-1耐热钢进行了300-600℃之间的高温力学试验,利用OM,SEM与TEM观察分析各温度下材料的微观组织及断口形貌,研究了温度对材料组织及高温力学性能的影响.结果表明：随温度升高,300～400℃,析出的脆性M3C相的数量和尺寸不断增加,且出现偏聚,析出强化和形变强化作用逐渐增强,塑性变形中,脆性相M3C处更容易出现应力集中,裂纹的产生、扩展更快,更易断裂,材料的塑性随之下降.400-600℃,碳化物发生转变,M3C相快速重熔分解,M7C3及M23C6开始析出,使得析出相的数量和尺寸下降,强化作用减弱;同时,动态回复作用越来越强,材料的强度快速下降,塑性快速上升.

基于JMatPro软件的X12CrMoWVNbN10-1-1钢析出相热力学模拟和分析

以火力发电用耐热钢X12CrMoWVNbN10-1-1钢(以下简称X12钢)为研究对象,利用JMatPro软件对其进行了平衡状态下的凝固、过冷奥氏体等温转变和连续冷却转变的模拟计算,并绘制了凝固相图、TTT曲线和CCT曲线.结合扫描电镜和透射电镜对热处理后基体中析出相进行观察和分析.研究结果表明:奥氏体化加热温度低于1192℃时,可避免X12钢室温下残留δ铁素体;奥氏体化冷却速度在550~700℃时大于10℃/min,可避免M_(6)C相形成;X12钢平衡相图中M_(23)C_(6)相在904℃析出、LAVES相在700℃析出、Z相在689℃析出;X12钢中的M_(7)C_(3)相和M_(3)C相是在550℃回火过程中析出的,随后转变为M_(23)C_(6)相.

X12CrMoWVNbN10-1-1钢超超临界蒸汽阀体铸件热处理工艺试验

通过对GXl2CrMoWVNbN1O-1-1铸件的热处理工艺试验,测定了不同热处理工艺下材料的力学性能。结果表明,在1 100℃正火状态下,试样的强度随回火温度升高而下降,塑性和冲击功随回火温度的升高而上升。综合分析得到该钢优化的热处理工艺为1 100℃正火,740℃回火。

基于应变能密度的X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳寿命预测模型

根据应力控制下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行的蠕变-疲劳试验来验证基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型,并对620℃下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的弹性应变、塑性应变和蠕变应变进行分析。结果表明:在蠕变-疲劳交互作用下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的损伤过程包括3个阶段;一次循环稳定阶段的平均应变能密度与总应变能密度成反比,而总应变能密度与蠕变-疲劳寿命成正比,可选择稳定阶段应变能密度的表达式来预测蠕变-疲劳寿命;在应力控制下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的短时保载蠕变-疲劳试验同样可以预测长时保载的蠕变-疲劳寿命,意味着基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型对于X12CrMoWVNbN10-1-1钢也适用。

X12CrMoWVNbN10-1-1轮盘试制锻件组织与性能研究

针对120t电渣炉电渣重熔冶炼并锻造得到的规格为1900mm×500mm的X12CrMoWVNbN10-1-1轮盘试制件,研究了其不同部位的组织以及力学性能。结果表明,此轮盘锻件径向不同位置的成分和组织均匀性较好,且经过长时间锻后等温热处理能够实现完全的扩散型相变,热处理后的力学性能无明显差异。由于此锻件来源于电渣铸锭靠冒口侧,冶炼工艺控制不当导致氧含量较高。影响了材料的拉伸性能。

X12CrMoWVNbN10-1-1钢δ铁素体析出规律研究

通过大量试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢δ铁素体的析出规律。试验结果表明:δ铁素体在1 100℃以下保温时析出并不明显,在1 100℃以上时,随着加热温度的提高将大量产生。尤其在1 150℃以上时,析出大量δ铁素体,严重降低钢的冲击韧性,影响材料的力学性能。

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢高温持久试样断裂原因分析

采用光学显微镜和扫描电镜对X12CrMoWVNbN10-1-1钢的高温持久性能试样进行组织分析。结果表明,钢中粗化的M23C6促使蠕变孔洞形成,在外力作用下蠕变孔洞不断长大并连接,是导致试样断裂的根本原因。

X12CrMoWVNbN10—1—1钢高温裂纹扩展特性分析

裂纹的萌生是汽轮机转子不可避免的问题,而裂纹的扩展对电厂运行产生极大的威胁.X12CrMoWVNbN10-1-1钢在火电领域应用广泛,针对X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢高温下的裂纹扩展特性进行了分析:对X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下进行了疲劳裂纹扩展试验,对载荷、应力比及频率等参数影响裂纹扩展的情况进行了研究,并结合Paris模型、Forman模型以及C*参数模型,研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳及蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展速率模型.结果表明,X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率da/dN与载荷水平P及频率f呈正相关,与应力比R呈负相关;Paris公式和Forman公式适合描述X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率,C*参数适合描述其蠕变-疲劳裂纹扩展速率.

冷却速度对X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢的力学性能影响

采用力学性能测试、金相分析以及TEM微观结构分析,研究了淬火和回火冷却速度对X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢力学性能的影响,并探讨了脆化机制,结果表明:在相同的回火工艺下,随淬火冷却速度的降低,强度降低,塑性变化不大,但冲击值增加,其主要原因是缓冷降低了马氏体基体的再结晶温度,导致基体的回复与再结晶程度增加;随回火冷却速度的降低,屈服强度略增加,抗拉强度、塑性变化不大,而冲击值下降,具有高温回火脆性的特征。

耐热钢表面TiAlCrN/NiCrAlY涂层的制备和热震性能

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢因其优良的性能被用作超超临界蒸汽轮机转子和叶片材料,缺点是随着温度的升高,其性能迅速下降。采用真空电弧离子镀在该耐热钢表面沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层,研究了该涂层的表面形貌、截面形貌、成分和结合力,同时还研究了该涂层在650℃条件下的热震性能。结果表明:使用真空电弧离子镀可制备厚度为8μm的致密TiAlCrN/NiCrAlY涂层,表面成分为Ti0.51Al0.17Cr0.16N0.15。涂层的临界开裂应力LC1为25N,涂层与基体剥离的临界载荷LC2大于60N。通过沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层可显著提高该耐热钢的抗热震性能。