热加工对Z3CN20-09M双相不锈钢组织及热老化冲击断裂行为的影响

铸态Z3CN20-09M双相不锈钢经1200℃热锻后,采用400℃热老化100、1000、3000 h处理。利用SEM和EBSD分析了铸态及锻态Z3CN20-09M双相不锈钢的显微组织和热老化1000、3000 h的冲击断口,采用纳米力学探针和冲击试验机测试了铸态及锻态Z3CN20-09M双相不锈钢热老化0、100、1000、3000 h微区力学性能和冲击性能。研究表明,经热加工后铁素体晶粒的取向呈现无序态,奥氏体晶粒由粗大的柱状晶经再结晶后变成细小的等轴晶。随热老化时间延长,铸态和锻态材料的冲击功都呈现下降趋势。热老化1000 h,铸态和锻态材料均呈现微孔聚集型断裂,断口出现大量韧窝花样。热老化3000 h,铸态和锻态材料均呈现韧窝/解理混合型断裂特征,铁素体发生脆性解理断裂,奥氏体以撕裂或呈微孔聚集型断裂。铁素体区域内取向不同导致锻态材料冲击断口解理特征明显少于铸态材料。     

模拟工况热老化对核电管道用Z3CN20-09M奥氏体不锈钢力学性能的影响

采用纳米压入法和微型杯突试验法对400℃模拟工况环境下热老化不同时长的Z3CN20-09M奥氏体不锈钢的力学性能进行研究,并用扫描电子显微镜对微型杯突断口形貌进行观察。结果表明,随着热老化时间的延长,铁素体相的纳米硬度值明显增大,奥氏体相纳米硬度值总体变化不明显,奥氏体不锈钢的微型杯突最大强度和屈服强度都有不同程度的增加,而比断裂能一直呈降低的规律,微型杯突断裂机理从以韧窝为主的微孔聚集型断裂变为微孔聚集型+准解理型断裂,这些变化都与热老化不同时长后两相亚结构的变化以及热老化3000 h以后铁素体发生调幅分解和调幅结构的粗化有关,材料出现脆化倾向。     

核电站用国产铸造双相不锈钢的热老化

对国产铸造双相不锈钢Z3CN20-09M进行了450℃长达1200 h的加速热老化试验。研究了它的热老化脆化行为。结果表明:随着老化时间的增加,冲击功显著下降,老化1200 h后冲击功为161 J,断裂方式由韧性转变为脆性;奥氏体相显微硬度基本不变,而铁素体相显微硬度显著增加,老化1200 h后铁素体相显微硬度为470 HV10。     

热老化对铸造双相不锈钢管道亚结构的影响

对核电站压水堆一回路用Z3CN20-09M铸造双相不锈钢进行400℃恒温加速热老化试验,持续加热时间分别为1000h和3000h,利用透射电镜(TEM)分析其在不同热老化时间下亚结构的变化,以及热老化过程对亚结构的影响。结果显示,热老化过程中显微组织形态无明显变化,为奥氏体基体上分布着不连续的岛状铁素体,但亚结构发生了明显改变。奥氏体基体在热老化初期有大量位错缠结及高密度的层错,随热老化时间的延长,基体中的位错缠结程度明显减轻,层错数量大大减少,在位错、相界及晶界上有析出物出现,铁素体相内出现调幅分解。     

热老化对铸造双相不锈钢显微组织的影响

用光学金相(OM)和透射电镜(TEM)等分析方法,研究了法国产Z3CN20-09Mα+γ铸造双相不锈钢(CSS)在400 ℃加速老化试验后显微组织的变化,探讨热老化对显微组织的影响.结果表明,Z3CN20-09Mα+γ铸造双相不锈钢组织为奥氏体基体上分布着不连续的岛状铁素体,主要形态为条带状和花边状.随老化时间的延长,在局部区域铁素体的形态由不连续的岛状和花边状变为尖锐的长条.奥氏体内的位错、层错也有明显的减少,在晶界处有析出物、位错上有沉淀物的出现.     

Z3CN20.09M不锈钢热老化-低周疲劳性能研究

研究了Z3CN20.09M不锈钢在热老化1000、6000、10000和30000 h后在350℃下的低周疲劳性能。结果表明,应变幅值较低(0.3%、0.4%)的条件下,热老化时长对Z3CN20.09M不锈钢的低周疲劳寿命影响不是十分显著,但在应变幅值较高(0.6%、0.8%)的条件下,热老化时长对疲劳寿命的影响较为明显。采用Basquin-Manson-Coffin模型对Z3CN20.09M不锈钢在350℃下的低周疲劳寿命进行预测,疲劳寿命在两倍寿命分散带内,可适用于350℃下Z3CN20.09M不锈钢的低周疲劳寿命预测。     

热老化对Z3CN20-09M不锈钢微区力学性能和冲击断裂行为的影响

通过纳米力学探针对铁素体相在热老化过程中的力学性能变化进行了研究.采用仪器化冲击试验机研究了材料的冲击行为,使用SEM观察冲击断口形貌.结果表明:长期热老化导致铁素体相的塑性变形能力不断下降,材料的冲击韧性也显著下降.热老化过程中冲击功的损失主要是由于裂纹扩展能量的降低引起,在400℃热老化1×10~4h后裂纹稳定扩展能几乎降为0.热老化材料的冲击断裂过程为:在冲击载荷下裂纹首先在铁素体内萌生并快速扩展,铁素体相发生解理断裂,裂纹扩展到奥氏体相,最后裂纹连接贯穿整个试样.     

热老化对阀体CF8M不锈钢显微结构及性能的影响

在400℃下对阀体材料CF8M进行不同时长加速热老化试验,研究热老化对CF8M材料微观结构、拉伸性能及冲击性能的影响。结果表明:CF8M材料奥氏体基体在热老化初期存在大量位错缠结。然而随热老化时间的延长,基体中的位错缠结程度明显减轻,随后铁素体相内产生调幅分解;此外,CF8M材料在室温和350℃下抗拉强度均不断提高,而屈服强度前期略有升高、老化1000 h后则略有下降;而且在冲击温度较低时,同时,CF8M各老化状态下试样的冲击曲线下降段陡变;而在冲击温度较高时,CF8M各老化状态下试样的曲线面积(冲击功)随老化时间而缩小;另外,CF8M试样上平台值和下平台值随老化时间的增加而降低,韧脆转变温度随老化时间的增加而升高。     

退火对热老化308L不锈钢焊材显微结构的影响

对410℃下热老化7000 h的308L不锈钢焊材进行了550℃、1 h的退火处理,利用TEM和三维原子探针研究了退火对热老化焊材显微结构的影响,并与未热老化试样进行比较,评价退火回复效果。结果表明,退火后奥氏体无明显变化,而δ铁素体内由热老化导致的调幅分解完全消失,且G相显著减少。此外,热老化导致Ni、Mn、C在δ铁素体/奥氏体相界处发生偏聚,而对相界处Cr、Si、P元素的含量无明显影响。退火后相界处所有元素均无偏聚,但会导致Ni、Mn在靠近相界的奥氏体一侧发生富集。退火后308L不锈钢焊材的显微结构接近于未热老化状态,表明退火回复效果显著。     

热老化对316LN不锈钢焊缝冲击性能和显微硬度的影响

核电站主管道奥氏体不锈钢焊缝由于长期在其热老化敏感温度下运行,在服役过程中存在热老化脆化趋向。本文对锻造316LN不锈钢主管道的焊缝在325、365和400℃下15000 h的加速热老化进行试验,并通过TEM研究了焊缝的微观组织变化,采用纳米压入试验和冲击试验对热老化过程中焊缝冲击性能和显微硬度变化进行了研究,使用SEM观察了冲击断口形貌。结果表明:热老化过程中焊缝内铁素体相发生了调幅分解和G相析出;随着热老化时间增加和温度升高,焊缝中铁素体相显微硬度快速增加,奥氏体相未发生改变,焊缝的冲击韧性显著下降。