Efeito do envelhecimento a longo prazo na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga resistente ao calor Haynes282
A fim de melhorar a eficiência térmica das centrais eléctricas a carvão, reduzir a poluição ambiental e melhorar a utilização dos recursos, o desenvolvimento de centrais eléctricas ultra-supercríticas tornou-se uma das medidas eficazes. A eficiência térmica das centrais eléctricas a carvão é melhorada principalmente através do aumento dos parâmetros do vapor, nomeadamente a temperatura e a pressão do vapor. A melhoria dos parâmetros do vapor apresenta requisitos mais elevados para o desempenho de durabilidade dos materiais em altas temperaturas. Quando a temperatura do vapor atinge 700 graus ou mais, o aço ferrítico tradicional e o novo aço austenítico não podem mais atender aos requisitos de uso, e ligas resistentes ao calor à base de níquel devem ser usadas.
A liga Haynes282 é uma liga resistente ao calor à base de níquel, reforçada pelo envelhecimento. Esta liga tem alta resistência à fluência em altas temperaturas, resistência à ruptura por deformação e boa estabilidade térmica e foi selecionada como um dos materiais candidatos para unidades ultra-supercríticas avançadas de 700 graus. um. Atualmente, os relatórios estrangeiros estão principalmente focados na pesquisa sobre sua resistência à oxidação a vapor, soldabilidade e propriedades de fadiga. Existem poucos estudos e relatos sobre as alterações na evolução da microestrutura e das propriedades mecânicas durante o processo de envelhecimento das ligas. Os pesquisadores estudaram as mudanças na estrutura e nas propriedades mecânicas da liga 282 durante o envelhecimento de longo prazo a 700 graus e analisaram o impacto das mudanças na estrutura nas propriedades mecânicas.
O material de teste usa um método de fundição a vácuo de 25 kg. Após homogeneização e recozimento, ela é forjada em uma barra redonda de Φ16mm. Após o tratamento térmico padrão (1120 graus × 2h, resfriamento a ar + 1010 graus × 2h, resfriamento a ar e 788 graus × 8h, resfriamento a ar), os materiais de teste foram envelhecidos a 700 graus por 100, 300, 1.000 e 3.000 horas, respectivamente.
Após o envelhecimento, as amostras metalográficas foram lixadas e polidas, sendo então eletrolisadas com solução aquosa de HNO3 a 60%. A microestrutura foi então observada e combinada com análise de espectro de energia para determinar a distribuição dos elementos da fase precipitada. Observe a morfologia da fase precipitada e determine o tipo de fase precipitada, meça o valor da dureza e teste a absorção de energia do impacto da temperatura ambiente da liga. Finalmente, a análise de fases finas foi realizada nas amostras envelhecidas, e as amostras foram submetidas à extração eletrolítica para separar as diferentes fases precipitadas, uma por uma, para análise de XRD e análise química quantitativa. Os resultados do teste são os seguintes:
(1) À medida que o tempo de envelhecimento aumenta, os carbonetos M23C6 de limite de grão e os carbonetos MC intragranulares da liga Haynes282 crescem. A fase 'cresce lentamente com o prolongamento do tempo de envelhecimento. Ainda é esférico após 3000h de envelhecimento e está distribuído de forma fina e difusa na matriz.
(2) A energia de absorção de impacto da liga no estado de tratamento térmico padrão é 20,5J. À medida que o tempo de envelhecimento aumenta, a energia de absorção do impacto diminui rapidamente. Entre 300 e 3000h, a energia de absorção de impacto da liga permanece em cerca de 10J. A distribuição contínua de carbonetos M23C6 nos limites dos grãos é uma razão importante para a baixa energia de absorção de impacto da liga 282. À medida que o tempo de envelhecimento aumenta, os carbonetos do limite do grão ficam mais grossos e crescem, fazendo com que a energia de absorção de impacto da liga 282 diminua gradualmente.
(3) A dureza da liga 282 aumenta com o tempo de envelhecimento. Após o tratamento térmico padrão, o valor de dureza da liga é baixo. Após envelhecimento por 100 horas, o valor da dureza aumenta significativamente de 272HBS no estado de tratamento térmico padrão para 342HBS. Após envelhecimento de 300 a 3.000 horas, o valor da dureza aumenta, mas a tendência é lenta. Como o conteúdo da fase 'no estado de tratamento térmico padrão é baixo, a dureza da liga é baixa. Após o envelhecimento a longo prazo, o conteúdo da fase 'aumenta e as partículas crescem significativamente, aumentando assim a dureza da liga.
