2Cr12NiMo1W1V葉片鋼的高溫力學(xué)行為和組織
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
瀏覽：0
2Cr12NiMo1W1V葉片鋼主要用于制造發(fā)電機組汽輪機高中壓葉片和螺栓，葉片直接擔(dān)負著將蒸汽的動能和熱能轉(zhuǎn)換成機械能的作用，是汽輪機最重要的零件之一。超臨界、超超臨界汽輪機的工作條件很嚴苛，尤其高溫段葉片要承受高溫、高應(yīng)力、高轉(zhuǎn)速等苛刻的條件，因此對葉片鋼提出了較高的高溫性能要求。目前，對葉片鋼這樣的馬氏體不銹鋼的高溫力學(xué)性能的研究只局限于不同熱處理或顯微組織狀態(tài)下的力學(xué)性能指標的變化，對其高溫力學(xué)變形行為的研究很少。因此，本次對2Cr12NiMo1W1V葉片鋼在不同溫度、不同應(yīng)變速率下的拉伸力學(xué)性能的變化規(guī)律進行分析研究，并采用金相及TEM分析手段對其力學(xué)行為進行分析。
試驗選用某型材廠生產(chǎn)的鍛軋退火態(tài)2Cr12NiMo1W1V鋼，其化學(xué)成分如表1。從表1可見，2Cr12NiMo1W1V鋼化學(xué)成分基本上控制在要求范圍內(nèi)。對試樣毛坯進行調(diào)質(zhì)處理，其熱處理制度為1035℃×1h油淬，690℃×2h空冷，然后制成拉伸試樣。
在試驗溫度為室溫（22℃）、300、600和900℃下，對拉伸試樣進行應(yīng)變速率分別為10-1、10-2、10-3和10-4s-1的拉伸試驗，試樣拉斷后，立即取出放入流動的水流中冷卻至室溫。從斷裂后試樣未產(chǎn)生縮頸區(qū)域取金相與透射電鏡試樣。金相試樣用熱壓鑲嵌法制備，用5mLHCl+10gFeCl3混合侵蝕劑浸蝕，然后在金相顯微鏡下觀察組織。透射試樣手工拋光至80～100μm后，用Tenupol-5電解雙噴儀及PIPS691離子減薄儀完成試樣的制取及最終減薄清洗，用JEM-2100透射電子顯微鏡進行顯微觀察。
表1 試驗用2Cr12NiMo1W1V葉片鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
|
元素
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
Mo
|
W
|
V
|
|
實測
|
0.24
|
0.42
|
0.58
|
0.017
|
0.003
|
11.32
|
0.76
|
0.94
|
1.02
|
0.22
|
|
技術(shù)要求
|
0.20～0.25
|
≤0.50
|
0.50～0.90
|
≤
0.025
|
≤0.025
|
11.00～12.50
|
0.50～0.90
|
0.90～1.25
|
0.90～1.25
|
0.20～0.30
|
試驗結(jié)果表明：
（1）隨溫度升高，2Cr12NiMo1W1V葉片鋼強度降低，塑性升高，應(yīng)變速率對應(yīng)力的影響呈增大趨勢，但試樣對應(yīng)變速率的敏感性較小。在300℃時，塑性最差，進入高溫階段后，隨溫度升高塑性大幅升高，900℃時，當(dāng)應(yīng)變速率為10-1s-1，斷面收縮率Z達到94.1%，2Cr12NiMo1W1V葉片鋼的高溫拉伸性能優(yōu)良。
（2）隨拉伸溫度的升高，位錯密度明顯減小，位錯線變?yōu)橹遍L條狀。300℃時含有V量較高的彌散分布的新析出相出現(xiàn)，從而使葉片鋼塑性變差。900℃時，大部分馬氏體回復(fù)分解為鐵素體+碳化物，少部分區(qū)域發(fā)生再結(jié)晶，電子衍射圖顯示碳化物為M23C6，且其晶帶軸與基體晶帶軸方向平行。