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18Cr-9Ni-3Cu钢长期服役后的组织与力学性能


日期:2020-01-28     阅读:1627     

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18Cr-9Ni-3Cu钢是一种新型的18-8奥氏体不锈钢。在TP304H不锈钢的基础上,添加了N,Cu,Nb和B等强化元素,并适当降低了C含量。它由特殊的热处理和制管工艺制成。其综合性能良好。 600℃时的蠕变断裂强度比TP304H钢高约20%。

当前对18Cr-9Ni-3Cu钢的研究使用长期时效测试来反映材料的长期性能,但是实际使用和长期时效条件之间存在显着差异。与长期回火状态不同,在使用期间18Cr-9Ni-3Cu钢的温度处于随机状态,特别是在机组的启停炉和电网的峰值调节的情况下。温度变化大,因此老化测试不能完全正确。反映出材料的使用。在这项工作中,对18Cr-9Ni-3Cu钢在5×104h服役后进行了研究,以探索服役期间材料的显微组织和性能的变化。

测试中使用的18Cr-9Ni-3Cu钢是电厂3号机组的最终过热器样品管。维修船的蒸汽温度为600°C。在正常条件下,到火侧和回火侧壁的温度约为650°C,600°C,满载条件下的蒸汽压力为27.4MPa,样品管的使用时间约为5×104h。管的组成(质量分数,%)为:0.08C,0.25Si,0.71Mn,0.023P,0.002S,18.93Cr,8.82Ni,0.47Nb,0.005B,0.025Al,0.09N,2.88Cu。

采样管制备金相样品,用光学显微镜观察钢在使用状态下的显微组织,通过扫描电子显微镜分析析出相的组成和分布,然后析出大尺寸透射电子显微镜观察晶界。通过电子衍射分析该相。

18Cr-9Ni-3Cu钢的拉伸试样为圆棒试样(Φ5mm),在CSS电子通用材料试验机上进行测试。测试值是两个样品的平均值。冲击样品的尺寸为10 mm×10 mm×55 mm,并在JB-W500C冲击测试仪上测试了3个样品。结果表明:

1)5×104h后18Cr-9Ni-3Cu钢的晶界明显变粗。 M23C6在晶界上具有较大的颗粒和链状分布,σ相分布在块状边界上。粗大的Nb(C,N)相集中在晶体中。逆火侧的晶界上的M 23 C 6和σ相的数量少且尺寸小,并且Nb(C,N)相分散在晶体尺寸中。

2)与固溶状态相比,使用5×104h后18Cr-9Ni-3Cu钢的强度有所提高,这主要是由于使用后第二相的弥散沉淀强化和M23C6相的相干强化。

3)18Cr-9Ni-3Cu钢在5×104h后的冲击性能低于固溶体,σ相在晶界上的析出是冲击性能下降的主要原因。

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