Mehaničko ponašanje 2Cr12NiMo1W1V čelika za oštrice na visokim temperaturama
2Cr12NiMo1W1V čelik za lopatice uglavnom se koristi u proizvodnji turbinskih visokotlačnih lopatica i vijaka, lopatica koje su izravno odgovorne za kinetičku i toplinsku energiju pare u mehaničku energiju, jedan je od najvažnijih dijelova turbine. Radni uvjeti superkritičnih i ultra-superkritičnih parnih turbina su vrlo teški, posebno lopatice u visokotemperaturnom dijelu moraju izdržati visoke temperature, veliki stres, veliku brzinu i druge teške uvjete, tako da se za lopatice postavljaju viši zahtjevi za rad na visokim temperaturama željezo. Trenutačno je proučavanje visokotemperaturnih mehaničkih svojstava martenzitnog nehrđajućeg čelika kao što je čelik za oštrice ograničeno na promjenu indeksa mehaničkih svojstava pod različitom toplinskom obradom ili mikrostrukturom, a proučavanje ponašanja visokotemperaturne mehaničke deformacije je rijetko. Stoga su analizirane promjene vlačnih mehaničkih svojstava čelika za oštrice 2Cr12NiMo1W1V pri različitim temperaturama i različitim brzinama deformacije, a mehanička ponašanja su analizirana metalografijom i TEM analizom.
Za ispitivanje je odabran kovano valjani žareni čelik 2Cr12NiMo1W1V proizveden u tvornici profila, a njegov kemijski sastav prikazan je u tablici 1. Kao što se može vidjeti iz tablice 1, kemijski sastav za ojačavanje 2Cr12NiMo1W1V u osnovi se kontrolira unutar zahtijevanog raspona. Slijepi uzorak je bio kondicioniran, sustav toplinske obrade bio je 1035 stupnjeva × 1 h gašenje u ulju, 690 stupnjeva × 2 h hlađenje zrakom, a zatim je napravljen uzorak za rastezanje.
Na sobnoj temperaturi (22 stupnja), 300 stupnjeva, 600 stupnjeva i 900 stupnjeva, brzine deformacije od 10-1, 10-2, 10-3 i 10-4s-1 bile su izvedena na vlačnim uzorcima. Nakon izvlačenja uzorci su odmah izvađeni i ohlađeni na sobnu temperaturu u tekućoj vodi. Uzorci metalografijom i transmisijskim elektronskim mikroskopom uzeti su s područja gdje nakon loma nije došlo do grla. Metalografski uzorci pripremljeni su Mosaic metodom vrućeg prešanja, urezani s 5 mLHCl+10gFeCl3 miješanim korozivnim sredstvom, a zatim promatrani pod metalografskim mikroskopom. Nakon što su prijenosni uzorci ručno polirani na 80 ~ 100 μm, uzorci su pripremljeni i konačno očišćeni Tenupol-5 elektrolitičkim instrumentom s dvostrukim raspršivanjem i PIPS691 instrumentom za razrjeđivanje iona, a mikroskopsko promatranje proveo je JEM-2100 prijenosni elektronski mikroskop.
Rezultati ispitivanja pokazuju da:
(1) S porastom temperature, čvrstoća čelika za oštrice 2Cr12NiMo1W1V opada, povećava se plastičnost i povećava se utjecaj brzine deformacije na naprezanje, ali uzorak je manje osjetljiv na brzinu deformacije. Na 300 stupnjeva plastičnost je najgora, a nakon ulaska u fazu visoke temperature, plastičnost se značajno povećava s porastom temperature. Na 900 stupnjeva, kada je brzina deformacije 10-1s-1, omjer skupljanja presjeka Z doseže 94,1%, a visokotemperaturno vlačno svojstvo 2Cr12NiMo1W1V čelika za oštrice je izvrsno.
(2) S porastom vlačne temperature gustoća dislokacije značajno opada, a linija dislokacije postaje ravna traka. Na 300 stupnjeva pojavljuju se novi talozi s višim sadržajem V, što uzrokuje pogoršanje plastičnosti čelika oštrica. Na 900 stupnjeva, većina martenzita se vraća u ferit i karbid, a nekoliko regija se rekristalizira. Difraktogram elektrona pokazuje da je karbid M23C6, a njegova os kristalne trake je paralelna s osi kristalne trake matrice.
