WhatsApp
WhatsApp
Высокапрадукцыйная мартэнсітная цеплаўстойлівая сталь 10Cr11Co3W3NiMoVNbNB
Асноўныя функцыі і прымяненне
1) Асноўныя характарыстыкі
Выдатная трываласць пры высокіх тэмпературах і трываласць на паўзучасць: матэрыял можа падтрымліваць высокую трываласць пры высокіх тэмпературах (напрыклад, 660°C). Напрыклад, пры выпрабавальнай тэмпературы 660°C і выпрабавальным напружанні 245 МПа час разбурэння матэрыялу павінен быць ≥100 гадзін.
Добрая ўстойлівасць да рэлаксацыі: гэта мае вырашальнае значэнне для высокатэмпературных нітаў і можа гарантаваць падтрыманне дастатковага папярэдняга нацяжэння герметызацыі падчас працяглай эксплуатацыі.
Выдатная ўстойлівасць да акіслення і карозіі: утрымлівае каля 11% хрому, што забяспечвае яму добрую стабільнасць у асяроддзі з высокай тэмпературай і парай.
Павышаная трываласць: дзякуючы правільнай тэрмічнай апрацоўцы можна дасягнуць добрага балансу трываласці і ўстойлівасці.
Строгія патрабаванні да хімічнага складу і чысціні: надзвычай строгі кантроль шкодных элементаў, такіх як крэмній (Si) і алюміній (Al) (Si≤0,10%, Al≤0,015%), і імкненне да надзвычай высокай чысціні сталі для памяншэння неметалічных уключэнняў.
2) Тыповыя сферы прымянення
Высокатэмпературныя балты і гайкі паравых турбін: у асноўным выкарыстоўваюцца для злучэння высокатэмпературнай секцыі ультразвышкрытычных установак, што з'яўляецца іх найбольш тыповым ужываннем.
Лапаткі паравых турбін: выкарыстоўваюцца для вырабу лапатак ротара высокага або сярэдняга ціску для ультразвышкрытычных установак.
Іншыя кампаненты, якія працуюць з высокай тэмпературай: такія як клапаны, валы і іншыя ключавыя кампаненты, якія павінны працаваць у асяроддзях з высокай тэмпературай і высокім ціскам.
Хімічны склад
Хімічны склад 10Cr11Co3W3NiMoVNbNB распрацаваны дакладна, а дыяпазон утрымання кожнага элемента строга кантралюецца для забеспячэння яго высокіх характарыстык. Канкрэтны склад паказаны ў наступнай табліцы:
| Элемент | Зададзены дыяпазон (вагавыя %) | Асноўная функцыя |
| С | 0,08～0,13 | Забяспечваюць трываласць мартэнсітнай матрыцы і ўтвараюць карбіды |
| І | ≤0,10 | Строга кантралюецца для змякчэння негатыўнага ўздзеяння на тэрмічную трываласць і глейкасць |
| Мн | 0,35～0,65 | Паляпшае загартоўвальнасць і карысны для гарачай апрацоўкі |
| П | ≤0,015 | Строга кантраляваныя шкодныя элементы (прымешкі) |
| С | ≤0,010 | Строга кантраляваныя шкодныя элементы (прымешкі) |
| Кр | 10:00～12:00 | Забяспечвае базавую ўстойлівасць да акіслення і карозіі |
| У | 0,30～0,70 | Стабілізуе аўстэніт, паляпшае трываласць і загартоўваемасць |
| Для | 0,10～0,40 | Умацаванне цвёрдым растворам, падаўленне далікатнасці пры адпуску і павышэнне трываласці |
| Кампанія | 2,50～3,50 | Паляпшае эфект умацавання цвёрдага раствора, павышае тэмпературу мартэнсітнага ператварэння, паляпшае трываласць пры высокіх тэмпературах і стабільнасць адпуску |
| Унутры | 2,40～3,00 | Моцны карбідаўтваральны элемент, умацаванне цвёрдага раствора, значнае паляпшэнне трываласці награвання і тэмпературы перакрышталізацыі |
| У | 0,15～0,25 | Утварэнне дробных карбанітрыдаў, дысперсійнае ўмацаванне і драбненне зерня |
| Нб | 0,05～0,12 | Утвараюць стабільныя NbC і NbN, рафінуюць зярняткі, умацоўваюць асадкамі, паляпшаюць трываласць і супраціў паўзучасці |
| Пн | 0,010～0,035 | Удасканальваць зярняткі і ўтвараць нітрыды, каб яны адыгрывалі ролю ўмацавання ападкаў |
| Ал | ≤0,015 | Строга кантралюецца, звычайна застаецца ў якасці раскісляльніка, празмерная колькасць пашкодзіць трываласць |
| Б | 0,01～0,04 | Вельмі невялікая колькасць можа значна палепшыць трываласць па межах зерня і мае вялікія перавагі для ўстойлівасці да паўзучасці пры высокіх тэмпературах. |
Механічныя ўласцівасці
Уласцівасці сталі павінны быць атрыманы шляхам тэрмічнай апрацоўкі. Яе механічныя ўласцівасці залежаць ад канкрэтнай сістэмы тэрмічнай апрацоўкі.
1) Прыклады механічных уласцівасцей пры пакаёвай тэмпературы
Пасля належнай тэрмічнай апрацоўкі загартоўкай і адпускам яго механічныя ўласцівасці пры пакаёвай тэмпературы павінны, як правіла, адпавядаць або перавышаць наступныя прыкладныя патрабаванні (канкрэтныя патрабаванні рэгулююцца стандартамі на прадукцыю або тэхнічнымі пагадненнямі):
| Паказчыкі эфектыўнасці | Лікавы дыяпазон | Умовы выпрабаванняў |
| Трываласць на расцяжэнне (Rm) | ≥ 883 МПа | Пакаёвая тэмпература |
| Мяжа цякучасці (Rp0.2) | ≥ 619 МПа | Пакаёвая тэмпература |
| Падаўжэнне пасля разрыву (А) | ≥ 15% | Пакаёвая тэмпература |
| Секцыйнае скарачэнне (Z) | ≥ 45% | Пакаёвая тэмпература |
| Энергія ўдару (AKv) | ≥ 10,7 Дж | Пакаёвая тэмпература |
| Цвёрдасць (HBW) | 269 – 321HBW | Пакаёвая тэмпература |
2) Механічныя ўласцівасці пры высокіх тэмпературах
Яго трываласць пры высокіх тэмпературах з'яўляецца ключавым паказчыкам. Напрыклад, патрабуецца, каб час разбурэння пры ўмовах напружання 660℃/245 МПа быў не менш за 100 гадзін.
Сістэма тэрмічнай апрацоўкі
Тэрмічная апрацоўка адыгрывае важную ролю ў характарыстыках сталі 10Cr11Co3W3NiMoVNb. Быў вывучаны ўплыў розных сістэм тэрмічнай апрацоўкі на яе ўласцівасці:
Загартоўка (аўстэнітацыя): Награванне і вытрымка (астуджэнне ў алеі або на паветры) звычайна праводзяцца ў дыяпазоне ад 1080°C да 1120°C. Даследаванні паказалі, што павышэнне тэмпературы загартоўкі ў гэтым дыяпазоне можа палепшыць трываласць матэрыялу пры высокіх тэмпературах (пры ўмове адпуску пры 660°C). Напрыклад, пасля загартоўкі пры 1130°C і 1140°C час разбурэння матэрыялу пры 660°C/275 МПа перавышае 100 гадзін.
Адпуск: Тэмпература адпуску істотна ўплывае на баланс трываласці і глейкасці матэрыялу. Пасля загартоўкі пры тэмпературы 1100°C адпуск пры тэмпературы 600–700°C прыводзіць да значнага зніжэння трываласці на расцяжэнне і мяжы цякучасці, а таксама да значнага павелічэння ўдарнай глейкасці (энергіі ўдару). Выбар тэмпературы адпуску павінен улічваць камбінаваныя патрабаванні да трываласці, пластычнасці і глейкасці.
Важна адзначыць, што аптымальны працэс тэрмічнай апрацоўкі (тэмпература, час вытрымкі, спосаб астуджэння) павінен вызначацца шляхам выпрабаванняў на аснове канкрэтнай формы вырабу (пруток, коўка, гатовы ніт), памеру і канчатковых патрабаванняў да прадукцыйнасці, а таксама прытрымлівацца рэкамендацый вытворцы матэрыялу або адпаведных тэхнічных спецыфікацый.
Працэс плаўлення
Выплаўка сталі 10Cr11Co3W3NiMoVNbNB з'яўляецца надзвычай складанай з-за патрабаванняў да надзвычай нізкага ўтрымання Si і Al, а таксама неабходнасці дакладнага кантролю ўтрымання бору, пры гэтым забяспечваецца надзвычай высокая чысціня сталі. Нягледзячы на эфектыўнасць традыцыйных метадаў выплаўкі ў вакуумнай індукцыйнай печы, яны дарагія і неэфектыўныя.
У цяперашні час перадавая тэхналогія плаўлення выкарыстоўвае двухпрацэсны падыход, які спалучае печ для дэкарбюрызацыі аргона і кіслароду (AOD) і печ для рафінавання з выкарыстаннем каўша (LF). Дзякуючы шэрагу метадаў кантролю кіслароду, крэмнію, алюмінію і шлаку, гэтая тэхналогія паспяхова дасягае дакладнага кантролю складу лёгка эродаваных элементаў Si, Al і B, захоўваючы пры гэтым высокую чысціню сталі. Гатовая сталь, вырабленая з выкарыстаннем гэтага працэсу, мае надзвычай нізкі ўзровень неметалічных уключэнняў (усе ўключэнні маюць паказчык грубасці ≤1,0) і ўтрыманне кіслароду ≤35 ppm, што цалкам адпавядае патрабаванням высокатэхналагічнага прымянення.
Кароткі змест і перспектывы
10Cr11Co3W3NiMoVNbNB (Co3W3) — гэта высокатэхналагічная, высокапрадукцыйная мартэнсітная цеплаўстойлівая сталь. Дзякуючы шматкампанентнаму кампазітнаму ўмацоўванню і надзвычай строгаму кантролю чысціні, яна дасягае спалучэння высокай трываласці, высокай устойлівасці да паўзучасці і выдатнай глейкасці пры тэмпературах да 630°C, што робіць яе пераважным матэрыялам для ключавых высокатэмпературных кампанентаў у ультразвышкрытычных цеплавых электрастанцыях.
Па меры таго, як сусветная энергетычная галіна працягвае імкнуцца да эфектыўных і чыстых тэхналогій вытворчасці энергіі, попыт на больш прадукцыйныя ультразвышкрытычныя ўстаноўкі будзе працягваць расці. Гэта прадугледжвае больш высокія патрабаванні да перадавых высокатэмпературных матэрыялаў, такіх як 10Cr11Co3W3NiMoVNbNB, што дэманструе іх шырокія перспектывы прымянення. Далейшая аптымізацыя працэсаў плаўлення для зніжэння выдаткаў, паглыбленне даследаванняў і стабілізацыя рэжымаў тэрмічнай апрацоўкі для поўнага раскрыцця патэнцыялу матэрыялу застануцца ключавымі напрамкамі даследаванняў.