1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 7, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 7, стр. 660-667

Эволюция структуры 10% Cr−3% Co стали, микролегированной рением и медью, в процессе ползучести при 923 К

А. Э. Федосеева *

Белгородский государственный национальный исследовательский университет
308015 Белгород, ул. Победы, 85, Россия

* E-mail: fedoseeva@bsu.edu.ru

Поступила в редакцию 31.08.2022
После доработки 24.05.2023
Принята к публикации 12.06.2023

Аннотация

Структурная эволюция реечного мартенсита отпуска 10% Cr−3% Co стали, микролегированной рением и медью, с низким содержанием азота и высоким содержанием бора, в процессе ползучести при 923 К была исследована с целью установления причины снижения сопротивления ползучести этой стали при низких приложенных напряжениях. Реечная структура 10% Cr−3% Co стали со средним поперечным размером мартенситных реек 370 нм и высокой плотностью дислокаций 2 × 1014 м–2 наблюдалась после нормализации при 1323 К с последующим отпуском при 1043 К, 3 ч. Структура была стабилизирована карбидами M23C6, карбидами M6C и карбонитридами NbX. В процессе длительной ползучести реечная структура сильно эволюционировала: ширина мартенситных реек существенно увеличилась, плотность дислокаций уменьшилась, фаза Лавеса и частицы, обогащенные медью, сильно укрупнились. Такая структурная эволюция коррелировала с точками перегиба на кривых зависимостей “приложенное напряжение–время до разрушения” и “минимальная скорость ползучести–приложенное напряжение”. Значительное укрупнение фазы Лавеса и частиц, обогащенных медью, выражавшееся в появлении крупных частиц с размерами более 250 нм по высокоугловым границам и полном растворении мелких частиц с размерами менее 50 нм по малоугловым границам мартенситных реек, рассматривается как основная причина деградации сопротивления ползучести исследуемой стали.

Ключевые слова: жаропрочная сталь мартенситного класса, термическая обработка, ползучесть, микроструктура, частицы вторичных фаз, разупрочнение

Список литературы

  1. Abe F., Kern T.U., Viswanathan R. Creep-resistant steels. Woodhead: Publishing, Cambridge, 2008. 800 p.

  2. Кайбышев Р.О., Скоробогатых В.Н., Щенкова И.А. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики // ФММ. 2010. Т. 109. С. 200–215.

  3. Klueh R.L. Elevated temperature ferritic and martensitic steels and their application to future nuclear reactors // Int. Mater. Rev. 2005. V. 50. P. 287−310.

  4. Abe F. Precipitate design for creep strengthening of 9% Cr tempered martensitic steel for ultra-supercritical power plants // Sci. Technol. Adv. Mater. 2008. V. 9. P. 013002.

  5. Федосеева А.Э., Козлов П.А., Дудко В.А., Скоробогатых В.Н., Щенкова И.А., Кайбышев Р.О. Микроструктурные изменения в стали 10Х9В2МФБР при ползучести в течение 40 000 ч при 600°С // ФММ. 2015. Т. 116. С. 1102−1111.

  6. Сагарадзе В.В., Кочеткова Т.Н., Катаева Н.В., Козлов К.А., Завалишин В.А., Вильданова Н.Ф., Агеев В.С., Леонтьева-Смирнова М.В., Никитина А.А. Структура и ползучесть российских реакторных сталей с ОЦК-решеткой // ФММ. 2017. Т. 118. С. 522−534.

  7. Fedoseeva A., Nikitin I., Tkachev E., Mishnev R., Dudova N., Kaibyshev R. Effect of alloying on the nucleation and growth of Laves phase in the 9–10%Cr−3%Co martensitic steels during creep // Metals. 2021. V. 11. P. 60.

  8. Федосеева А.Э., Дегтярева С.И. Влияние длительного отжига на стабильность структуры низкоуглеродистой 9%Cr–3%Сo стали, упрочненной наночастицами // ФММ. 2022. Т. 123. С. 1109−1116.

  9. Morito S., Tanaka H., Konishi R., Furuhara T., Maki T. The morphology and crystallography of lath martensite in Fe–C alloys // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 1789–1799.

  10. Morito S., Adachi Y., Ohba T. Morphology and crystallography of sub-blocks in ultra-low carbon lath martensite steel // Mater. Trans. 2009. V. 50. P. 1919–1923.

  11. Гундырев В.М., Зельдович В.И., Счастливцев В.М. Кристаллографический анализ и механизм мартенситного превращения в сплавах железа // ФММ. 2020. Т. 121. С. 1142−1161.

  12. Дудко В.А., Федосеева А.Э., Беляков А.Н., Кайбышев Р.О. Влияние содержания углерода на фазовый состав и механические свойства стали (02/10)Х9В2МФБР // ФММ. 2015. Т. 116. С. 1222−1232.

  13. Fedoseeva A., Nikitin I., Dudova N., Kaibyshev R. On effect of rhenium on mechanical properties of a high-Cr creep resistant steel // Mater. Lett. 2019. V. 269. P. 81−84.

  14. Li Y., Langdon T.G. A simple procedure for estimating threshold stresses in the creep of metal matrix composites // Scr. Mater. 1997. V. 36. P. 1457–1460.

  15. Mohamed F.A., Park K.-T., Lavernia E.J. Creep behavior of discontinuous SiC−Al composites // Mater. Sci. Eng. A. 1992. V. 150. P. 21−35.

  16. Lifshitz M., Slyozov V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions // J. Phys. Chem. Solids. 1961. V. 19. P. 35−50.

  17. Wagner R., Kampmann R. Homogeneous Second Phase Precipitation. John Wiley & Sons Inc., New York. 1991. P. 213–303.

  18. Humphreys F.J., Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena, second edition. Pergamon Press, Oxford, England. 2004. P. 285–320.

  19. Федосеева А.Э., Никитин И.С., Кайбышев Р.О. Влияние температуры закалки на сопротивление ползучести 9% Cr−1% W−1% Mo−VNb мартенситной стали // ФММ. 2022. Т. 123. С. 101−108.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал