Структурные превращения в 12%-ной хромистой мартенситной стали в процессе термического старения

Исследована эволюция структуры стали марки 07Х12НМФБ в процессе термического старения в течение ~5000 ч при температурах от 450 до 600°С. Отмечено существенное изменение фазового состава с увеличением температуры выдержки. Установлено, что в результате старения при температуре 600°С происходит формирование частиц фазы Лавеса размером до 1,5 мкм и образование Z-фазы, что накладывает ограничения на применение стали марки 07Х12НМФБ для высоконагруженного оборудования с температурой эксплуатации 600°С и выше.

1. Abe F. Research and Development of Heat-Resistant Materials for Advanced USC Power Plants with Steam Temperatures of 700°C and Above // Materials Science & Engineering A – 2015. –– V. 1. – Is. 2. – P. 211-224. DOI: 10.15302/J-ENG-2015031

2. Rohit Sai Krishna A., Vamshi Krishna B., Sashank T., Harshith D., Subbiah R. Influence and assessment of mechanical properties on treated P91 steel with normalizing processes // Materials Today: Proceedings. – 2020. – V. 27. – Part 2. – P. 1555–1558. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.03.201

3. Wright I. G., Dooley R. B. A review of the oxidation behaviour of structural alloys in steam // International Materials Reviews. – 2010. – V. 55. – No 3. – P. 129–167. DOI: 10.1179/095066010X12646898728165

4. Cabet C., Dalle F., Gaganidze E., Henry J., Tanigawa H. Ferritic-martensitic steels for fission and fusion application // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – V. 523 – P. 510–537. DOI: 10.1016/j.jnuc-mat.2019.05.058

5. Abe F., Kern T.-U., Viswanathan R. Creep-resistant steels. – Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, Cambridge England, 2008. – 701 p.

6. Chilukuru H., Durst K., Wadekar S., Schwienheer M., Scholz A., Berger C., Mayer K. H., Blum W. Coarsening of precipitates and degradation of creep resistance in tempered martensite steels // Materials Science and Engineering A. – 2009. – V. 510–511. – P. 81–87.

7. Wang W., Xu G., He K. Evolution of creep behavior of CLAM steel during thermal aging // Journal of Nuclear Materials. – 2018. – V. 510. – P. 265–269. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2018.07.002

8. Cerjak H., Holzer I., Mayr P., Pein C., Sonderegger B., Kozeschnik E. Proceedings of the International Conference on The Relation between Microstructure and Creep Properties of Martensitic 9–12% Cr Steels // New Developments on Metallurgy and Applications of High Strength Steels: Buenos Aires. – 2008. – V. 1, 2.– P. 247–265.

9. Кайбышев Р. О., Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А. Формирование Z-фазы и перспективы применения сталей мартенситного класса с 11% Cr для работы при температурах выше 590°С // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2010. – № 3 (657). – С. 4–14.

10. Hald J. Microstructure and long-term creep properties of 9–12% Cr steels // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2008. – V. 85. – Is. 1–2. – P. 30–37.

11. Карзов Г. П., Кудрявцев А. С., Марков В. Г., Гришмановская Р. Н., Трапезников Ю. М., Ананьева М. А. Разработка конструкционных материалов для атомных энергетических установок на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем // Вопросы материаловедения. – 2015. – № 2 (82). – С. 23–33.

12. Кудрявцев А. С., Суворов С. А., Артемьева Д. А., Рамазанов Р. М Коррозионная стойкость 12%-ной хромистой стали в условиях эксплуатации парогенератора реакторной установки с натриевым теплоносителем // Вопросы материаловедения. – 2022. – № 3 (111). – С. 131–147.

13. Блохина А. Н., Лякишев С. Л., Соломатина В. А. Перспективный корпусной парогенератор для энергоблока на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Обеспечение безопасности АЭС. – 2012. – № 31. – С. 5–14.

14. Рыбин В. В., Рубцов А. С., Нестерова Е. В. Метод одиночных рефлексов (ОР) и его применение для электронномикроскопического анализа дисперсных фаз // Заводская лаборатория. – 1982. – № 5. – С. 21–26.

15. Федосеева А. Э., Козлов П. А., Дудко В. А. и др. Микроструктурные изменения в стали 10Х9В2МФБР при ползучести в течение 40 000 часов при 600°C // Физика металлов и металловедение. – 2015. – Т. 116. – № 10. – С. 1102–1111.

16. Кайбышев Р. О., Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики. Жаропрочные свойства // Физика металлов и металловедение. – 2010. – Т. 109. – № 2. – С. 200–215.

17. Dudova N., Plotnikova A., Molodov D., Belyakov A., Kaibyshev R. Structural changes of tempered martensitic 9%Cr–2%W–3%Co steel during creep at 650°C // Mater. Sci. Eng. A. – 2012. – V. 534 – P. 632–639. DOI: 10.1016/j.msea.2011.12.020

18. Panait С., Bendick W., Fuchsmann A., Gourgues-Lorenzon A.-F., Besson J. Study of the microstructure of the Grade 91 steel after more than 100 000 h of creep exposure at 600°C // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2010. – N 87 (6). – P. 326–335. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2010.03.017

19. Jin X., Zhu B., Li Y., Zhao Y., Xue F., Zhang G. Effect of the microstructure evolution on the high-temperature strength of P92 heat-resistant steel for different service times // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2020. – V. 186. – P. 104–131. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2020.104131

20. Тарасенко Л. В., Титов В. И. Процессы фазовой нестабильности в жаропрочных сталях при длительных нагревах // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2005. – № 12. – С. 10–15.