О природе низкого сопротивления ударным нагрузкам 12% Cr сталей с низким содержанием азота

Авторы

  • Евгений Сергеевич Ткачев Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева
  • Анастасия Сергеевна Долженко Белгородский государственный национальный исследовательский университет
  • Александра Эдуардовна Федосеева Белгородский государственный национальный исследовательский университет

DOI:

https://doi.org/10.52575/2687-0959-2022-54-4-252-260

Ключевые слова:

жаропрочные мартенситные стали, термическая обработка, легирование, ударная вязкость, температура хрупко-вязкого перехода, структура

Аннотация

12% Cr стали с низким содержанием азота выступают в качестве перспективных материалов изготовления лопаток паровых турбин тепловых электростанций. Было обнаружено, что сопротивление ударным нагрузкам таких сталей очень низкое, при комнатной температуре значение ударной вязкости не превышало 30 Дж см−2, что не отвечает требованиям, предъявляемым к материалам лопаток паровых турбин тепловых электростанций. Для определения природы такого низкого сопротивления ударным нагрузкам были проанализированы две 12% Cr стали с низким содержанием азота методами оптической металлографии, просвечивающей и растровой электронной микроскопий. Было выявлено, что в качестве источников, вызывающих хрупкое разрушение образцов, могут быть рассмотрены следующие структурные составляющие. Во-первых, крупные зерна дельта-феррита, границы которых декорированы крупными частицами, обогащенными хромом и вольфрамом. Во-вторых, крупные частицы W2B, обогащенные вольфрамом, равномерно распределенные по объему матрицы. В-третьих, карбиды М23С6 образуют непрерывные цепочки частиц вдоль границ мартенситных реек и действуют как хрупкие прослойки. Совместно эти элементы затрудняют распространение пластической деформации при ударных нагрузках.

 

Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке внутривузовского гранта НИУ «БелГУ» «Молодые лидеры в науке» в рамках проекта «Наука ХХI века» программы Приоритет-2030.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Евгений Сергеевич Ткачев, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева

старший научный сотрудник лаборатории Перспективных сталей для сельскохозяйственной техники, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева,
ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127434, Россия

Анастасия Сергеевна Долженко, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

младший научный сотрудник лаборатории механических свойств жаропрочных и наноструктурных материалов, Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
ул. Победы, 85, Белгород, 308015, Россия

Александра Эдуардовна Федосеева, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории механических свойств жаропрочных и наноструктурных материалов, Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
ул. Победы, 85, Белгород, 308015, Россия

Библиографические ссылки

Кайбышев Р.О., Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А. 2010. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики. Физика металлов и металловедение, 109(2): 200–215.

Федосеева А., Никитин И., Дудова Н., Кайбышев Р. 2020. Анализ механических свойств жаропрочных Сo-модифицированных 12%Cr и 9%Сr сталей. Физика металлов и металловедение, 121(12): 1338-1344.

Alkan G., Chae D., Kim S.-J. 2013. Effect of delta-ferrite on impact property of hot-rolled 12Cr–Ni steel. Sci. Technol. Weld. Join. 9: 377-389.

Anderko K., Schafer L., Materna-Morris E. 1991. Effect of the delta-ferrite phase on the impact properties of martensitic chromium steels. J. Nucl. Mater., 179-181: 492-495.

Bladesha H.K.D.H. 2001. Design of ferritic creep-resistant steels. ISIJ Int., 41: 626-640.

CarrougeD., Bhadeshia H.K.D.H.,Woollin P. 2004. Effect of delta-ferrite on impact properties of supermartensitic stainless steel heat affected, Sci. Technol. Weld. Join., 9: 377-389.

Chatterjee A., Chakrabarti D., Moitra A., Mitra R., Bhaduri A. 2014. Effect of normalization temperatures on ductile–brittle transition temperature of a modified 9Cr–1Mo steel. Mater. Sci. Eng. A., 618: 219–231.

Cui Ch., Gao X., Su G., Gao C., Liu Zh., Misra R.D.K. 2018. Effect of thermal treatment on the evolution of delta ferrite in 11Cr–3Co–2.3W steel. Mater. Sci. Technol., 34: 2087-2096.

Hald J. 2008. Microstructure and long-term creep properties of 9–12%Cr steels. Int. J. Press. Vessels Pip., 85: 30–37.

Harrelson K.J., Rou S.H., Wilcox R.C. 1986. Impurity element effects on the toughness of 9Cr-1Mo steel. J. Nucl. Mater. 141–143: 508–512.

Hu J., Liu K., Ma L., Misra R.D.K., Zhang W., Du H., Xu W. 2021. Significant improvement in strength and toughness of nanoscale precipitate–strengthened steel by direct quenching and tempering process. Steel Res. Int. 92: 2000331.

Kern T. U., Staubli M., Scarlin B. 2002. The European efforts in material development for 650C USC power plants – COST522. ISIJ Int, 242: 1515-1519.

Knezevic V., Balun J., Sauthoff G., Inden G., Schneider A. 2008. Design of martensitic/ferritic heat-resistant steels for application at 923 K with supporting thermodynamic modeling. Mater. Sci. Eng. A, 477: 334–343.

Maruyama K., Sawada K., Koike J. 2001. Strengthening mechanisms of creep resistant tempered martensitic steel. ISIJ Int., 41: 641-653.

Mishnev R., Dudova N., Fedoseeva A., Kaibyshev R. 2016. Microstructural aspects of superior creep resistance of a 10%Cr martensitic steel. Mater.Sci. Eng. A, 678: 178–189.

Niessen F., Tiedje N., Hald J. 2017. Kinetics modeling of delta-ferrite formation and retainment during casting of supermartensitic stainless steel. Mater. Des., 118: 138-145.

Nikitin I., Fedoseeva A., Kaibyshev, R., 2020. Strengthening mechanisms of creep-resistant 12%Cr–3%Co steel with low N and high B contents. J. Mater. Sci., 55(17): 7530-7545.

Pandey Ch., Mahapatra M., Kumar P., Saini N., Thakare J., Vidyathy R.S., Narang H.K. 2018. A brief study on delta-ferrite evolution in dissimilar P91 and P92 steel weld joint and their effect on mechanical properties. Arch. Civ. Mech. Eng., 18: 713-722.

Schafer L. 1998. Influence of delta ferrite and dendritic carbides on the impact and tensile properties of a martensitic chromium steel. J. Nucl. Mater., 262: 1336-1339.

Wang P., Lu S.P., Xiao N.M., Li D.Z., Li Y.Y. 2010. Effect of delta ferrite on impact properties of low carbon 13Cr–4Ni martensitic stainless steel. Mater. Sci. Eng. A., 527: 3210-3216.


Просмотров аннотации: 24

Поделиться

Опубликован

2022-12-30

Как цитировать

Ткачев, Е. С., Долженко, А. С., & Федосеева, А. Э. (2022). О природе низкого сопротивления ударным нагрузкам 12% Cr сталей с низким содержанием азота. Прикладная математика & Физика, 54(4), 252-260. https://doi.org/10.52575/2687-0959-2022-54-4-252-260

Выпуск

Раздел

Физика. Математическое моделирование

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)