Hvernig virkar fyrri Austenít kornamörk serting eftir lausnarglæðingu á 316 hitaslíðurslöngum stjórna skriðholaþoli við 600 gráður fyrir 10.000 klukkustunda þjónustu

Háhitastyrksaðferðafræði fyrir viðmótsverkfræði

Lögun undanfarandi austenítkornamarka hefur mikil áhrif á skriðkavitunarviðnám 316 rafhitunarröra úr ryðfríu stáli sem eru notaðir við 600 gráður, efstu mörkin fyrir samfellda notkun þessa málmblöndu í loft- eða gashitunarnotkun. Stöðluð lausnarglæðing (1.040 gráður fylgt eftir með hröðri kælingu) leiðir til beinna eða örlítið boginna kornamarka. Breytt hitameðhöndlun sem notar seinkaða kælingu frá 1.100 gráðum og tveggja þrepa öldrunarmeðferð (fyrst við 950 gráður og síðan við 850 gráður) leiðir til riflaga eða „sikksakk“ kornmarka þar sem landamerkjaplanið er ekki-planað um 5-25 µm. Bylgjurnar í röndóttum kornamörkum auka álagið sem þarf til að renna kornamörk og kjarnamyndun hola og eru því á móti kjarnamyndun skriðhola. Við 600 gráður og 80 MPa beitt álag (sem táknar algengt rammaspennustig fyrir hitaslíður), eykur serrated kornamörk endingartíma skriðrofsins um 2,5-4,0 yfir bein mörk. Þessi grein mælir tengslin milli amplitude kornmarka serration, tíma fram að kavitation kjarna og skriðlífs við 600 o C.

Mechanism of serration-Aukið skriðþol

Skrið á austenitískum ryðfríu stáli við 600 gráður felur í sér aflögun með því að renna tilfærslur innan korna og renna kornamörkum. Holrúm mynda kjarna við þrefalda punkta á kornamörkum og við annan fasa agnir (karbíð) á mörkum þegar rennur skapar staðbundinn streitustyrk. Serrated (einnig þekkt sem "flutt" eða "wiggly") kornmörk standast kavitation með þremur aðferðum. Í fyrsta lagi starfa rúmfræðilegu bylgjurnar sem vélrænar læsingar, sem koma í veg fyrir hlutfallslegar tilfærslur nálægra korna þar til meiri skurðarkraftur er beitt. Í öðru lagi verða kjarnaholur að dreifast meðfram óplanar braut, sem er kostnaðarsamari í orku en útbreiðslu meðfram beinum mörkum. Í þriðja lagi fellur serrunarferlið oft út samhliða-fínum innankornóttum karbíðum sem styrkja innri kornið og draga úr skriðþynningarhraða.

Magnbundið samband milli Serration Amplitude og Creep Life við 600 gráður

316 slöngur til að gefa mismunandi gráður af seration á kornamörkum (mæld með amplitude hámarki til dala) fylgt eftir með skriðprófum við 600 gráður og 80 MPa hefur gert það kleift að koma á eftirfarandi tengslum.

Kornamörk Serration Amplitude (μm) Hitameðferð til að ná serration Time til 1% Creep Cavitation (klst., 600 gráður, 80 MPa) Skriðbrotslíf (klst., 600 gráður, 80 MPa)Hlutfallslegt skriðlíf (Beint=1.0) Mælt er með staðlaðri þjónustu fyrir 600 gráður. 1.040 gráður, vatnsslökkvi 800-1,200 2,500-3,500 1.0× Jaðar 2-5 útgræðsla 1.050 gráður, kólnar hægt niður í 950 gráður, haltu í 1 klst., vatnsslökkva 1.200-1,{{21}-},{023} 5,{023} Samþykkt 1.080 gráður, kólnar í 950 gráður 2klst., 850 gráður haldnar 2klst., hægt kólnar 1.800-3,000 5,000-8,000 2.0× Mælt með 10-15 glæðingu 1.100 gráður, þrepakaldur 1.000 gráður →800 gráður (→800 gráður) 3.000-5,000 8,000-12,000 3.0× Best fyrir langan líftíma
15-20 Sérstök hitauppstreymi (3 þrepa með miðlungs aflögun) 5.000-7,000 10,000-15,000 4.0× Best (sérpöntun)20 Eins og hér að ofan auk langvarandi öldrunar 6.000-8,000 12,000-18,{12} Aðeins sérstakt forrit
Áhrif kolefnis og köfnunarefnis á serration myndun

Við kælingu skerast kornmörkin með flutningi á landamærum, með aðstoð karbíða og nítríða úrkomu á hreyfanlegum mörkum. Serration eykst með styrk kolefnis og köfnunarefnis.

Kolefnisinnihald (wt%) Köfnunarefnisinnihald (wt%) Serration Amplitude Achieverable (µm) með venjulegu þrepi-Cool ráðlagður hitameðferðartími við 950 gráður (klst.)<0.020 <0.05 2-5 1 0.020-0.030 0.05-0.07 5-10 2 0.030-0.040 0.07-0.10 10-15 4 0.040-0.050 0.10-0.12 15-20 6 >0.050 >0.12 >20 8 (hætta á ofnæmi)
Hagnýt Crept-Hitameðferðarforskriftir fyrir takmarkaða þjónustu

Leiðbeinandi hitameðhöndlunarviðmiðanir fyrir 316 hlífðarhitara fyrir 600 C þjónustu, 10.000 klukkustunda hönnunarlíf eru sem hér segir.

Creep Life at 600°C Required (hours) Minimum Serration Amplitude (µm) Heat Treatment RecommendedCooling After TreatmentSensitisation Risk 3,000-5,000 3 1,050°C 1h + 950°C 1h Air cool Low (use 316L) 5,000-8,000 6 1,080°C 1h + 950°C 2h + 850°C 2h Slow cool (50°C/h) Moderate (316L required) 8,000-12,000 10 1,100°C 1h + step-cool 1,000→900→800°C (2h each) Slow cool to 500°C then air Moderate-high (use 316L with Ti stabilization) >12,000 15 Sérstök hita-meðhöndlun Stýrð hár (uppfærsla í 347)
Sannprófun á kornmörkum serration

Kaupendur sem vilja rifna kornamörk fyrir skriðþol við háan hita hafa tvær sannprófunaraðferðir tiltækar. Sú fyrsta er málmfræðileg skoðun eftir rafgreiningarætingu (10% oxalsýra, 6V DC, 60 s). Táknuðu brúnirnar sáust greinilega við 500-1.000× stækkun og amplitude var ákvarðað með myndgreiningu. Önnur tæknin, rafeindabakdreifingardiffraction (EBSD) kortlagning á kornamörkum, mælir frávik frá hugsjónum planum mörkum. Fyrir innkaupaforskriftir ætti að tilgreina lágmarks serration amplitude (td. 6 µm).

Reitursgreining á skriðbilun á Serrate á móti beinum mörkum

Athugun á yfirborði brotsins mun leiða í ljós formgerð kornamarka fyrir 316 hitara sem hefur bilað með skrið við 600oC. Brotið er millikornótt og kornin eru flöt flöt með beinum brúnum. Brotslóðin er flóknari með röndóttum röndum og einstök korn geta sýnt „spor“ á brotfletinum. Töfrandi-markaefnið mun hafa mun lengri tíma þar til það bilar. Afturvirk röndun er ekki möguleg fyrir núverandi hitara með bein-bilun á mörkum. Panta skal varahitara með serration hitameðferðarstaðlinum.

Ályktun: Skriðlíf með serrated kornmörk við 600 gráður

Undanfarandi austenít kornamörk er mikilvægur örbyggingareiginleiki sem ákvarðar mótstöðu gegn skriðkavitation fyrir 316 ryðfríu stálhólfshitara sem starfa við 600 gráður. Bein mörk (stöðluð lausnarglæðing) kavita við 800-1200 klst. og rofna við 2500-3500 klst. við 80 MPa álag. Táknuð mörk með 6-15 $\\mu$m amplitude lengja upphaf kavitation í 1.800-5.000 klukkustundir og roflíf í 5.000-12.000 klukkustundir (2-4 föld bati). 316 slíður ætti að tilgreina til að krefjast þrepakælingar hitameðferðar með lágmarks 6-ampara mu m fyrir 10.000 klst þjónustu við 600 gráður C. Þessi viðmótstækniaðferð, ásamt stýrðu kolefnis- og köfnunarefnisinnihaldi (0,03-0,05% C, 0,08-0,12% N) breytir lélegri frammistöðu 316 í áreiðanlega langlífa þjónustu. Uppgefin rammi tengir kornamörk serration amplitude við mælanlega skriðkavitation byrjun og rof tímasetningar við 600 gráður, sem gefur kaupendum tækifæri til að biðja um hitameðhöndlun sem hámarkar háhitastyrk með kornmörkum rúmfræði.