Влияние длительного старения на микроструктуру и механические свойства жаростойкого сплава Haynes282
Для повышения теплового КПД угольных электростанций, снижения загрязнения окружающей среды и улучшения использования ресурсов одной из эффективных мер стало развитие сверхсверхкритических электростанций. Термический КПД угольных электростанций повышается главным образом за счет увеличения параметров пара, а именно температуры и давления пара. Улучшение параметров пара выдвигает более высокие требования к показателям жаропрочности материалов. Когда температура пара достигает 700 градусов или выше, традиционная ферритная сталь и новая аустенитная сталь больше не могут соответствовать требованиям использования, и необходимо использовать жаропрочные сплавы на основе никеля.
Сплав Haynes282 представляет собой упрочненный старением жаропрочный сплав на основе никеля. Этот сплав обладает высокой прочностью на ползучесть при высоких температурах, прочностью на разрыв при деформационном старении и хорошей термической стабильностью и был выбран в качестве одного из материалов-кандидатов для усовершенствованных сверхкритических агрегатов, работающих при температуре 700 градусов. один. В настоящее время зарубежные исследования в основном посвящены исследованиям его стойкости к окислению паром, свариваемости и усталостных свойств. Исследований и сообщений об изменении эволюции микроструктуры и механических свойств в процессе старения сплавов немного. Исследователи изучили изменения структуры и механических свойств сплава 282 при длительном старении при температуре 700 градусов и проанализировали влияние изменений структуры на механические свойства.
Для испытания материала используется метод вакуумной плавки весом 25 кг. После гомогенизации и отжига из него выковывают круглый пруток диаметром 16 мм. После стандартной термообработки (1120 градусов × 2 часа, воздушное охлаждение + 1010 градусов × 2 часа, воздушное охлаждение и 788 градусов × 8 часов, воздушное охлаждение) испытуемые материалы состаривались при температуре 700 градусов в течение 100, 300, 1000 и 3000 часов соответственно.
После старения металлографические образцы шлифовали и полировали, а затем подвергали электролизу в 60% водном растворе HNO3. Затем наблюдали микроструктуру и объединяли ее с анализом энергетического спектра для определения распределения осажденных фазовых элементов. Наблюдайте за морфологией выделенной фазы и определите тип выделенной фазы, измерьте значение твердости и проверьте поглощение энергии удара при комнатной температуре сплава. Наконец, на состаренных образцах был проведен тонкофазовый анализ, и образцы были подвергнуты электролитической экстракции для разделения различных осажденных фаз одну за другой для рентгеноструктурного анализа и химического количественного анализа. Результаты испытаний следующие:
(1) По мере увеличения времени старения зернограничные карбиды M23C6 и внутризеренные карбиды MC сплава Haynes282 растут. Фаза ' растет медленно с увеличением времени старения. После 3000 часов старения он все еще имеет сферическую форму и тонко и диффузно распределен в матрице.
(2) Энергия поглощения удара сплава в состоянии стандартной термообработки составляет 20,5 Дж. По мере увеличения времени старения энергия поглощения удара быстро уменьшается. Между 300 и 3000 ч энергия поглощения удара сплавом остается на уровне около 10 Дж. Сплошное распределение карбидов M23C6 по границам зерен является важной причиной низкой энергии поглощения удара сплавом 282. По мере увеличения времени старения карбиды на границах зерен укрупняются и растут, в результате чего энергия поглощения удара сплава 282 постепенно уменьшается.
(3) Твердость сплава 282 увеличивается со временем старения. После стандартной термообработки значение твердости сплава низкое. После старения в течение 100 часов значение твердости значительно увеличивается с 272HBS в состоянии стандартной термообработки до 342HBS. После старения в течение 300–3000 часов значение твердости увеличивается, но тенденция медленная. Поскольку содержание фазы в состоянии стандартной термообработки низкое, твердость сплава низкая. После длительного старения содержание фазы увеличивается и частицы значительно увеличиваются, поэтому твердость сплава увеличивается.
