Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Структурные особенности высокотемпературного окисления литого жаропрочного сплава HP40NbTi. Часть II. Эволюция микроструктуры и фазового состава

С. Ю. Кондратьев, С. Н. Петров, Г. П. Анастасиади, А. В. Цеменко

Аннотация


Методами световой и электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа исследован процесс трансформации фаз, присутствующих в структуре литого жаростойкого сплава HP40NbTi, при длительном высокотемпературном окислении. Установлено, что при окислении сплава химический состав фаз непрерывно изменяется по сложным законам в зависимости от окружающей среды, температуры и длительности выдержки, причем происходит интенсивный обмен химическими элементами между различными фазами. После длительной выдержки этот процесс приходит к предельному состоянию.

Ключевые слова


литые жаропрочные жаростойкие сплавы; микроструктура; фазовый состав; высокотемпературное окисление; кинетика окисления; cast refractory alloys; microstructure; phase composition; high-temperature oxidation; oxidation kinetics

Полный текст:

PDF

Литература


Garbiak M., Jasinski W., Piekarski B. Materials for reformer furnace tubes. History of evolution // Archives of Foundry Engineering. 2011. V. 11, Special Issue 2. P. 47 - 52.

Tillack D. J., Guthrie J. E. Wrought and cast heat-resistant stainless steels and nickel alloys for the refining and petrochemical industries // In: Nickel Development Institute, Toronto, Technical Series. 1998. No. 10. P. 71 - 85.

Kenik E. A., Maziasz P. J., Swindeman R. W. et al. Structure and phase stability in cast modified-HP austenite after long- term ageing // Scr. Mater. 2003. V. 49, Is. 2. P. 117 - 122.

Рудской А. И., Орыщенко А. С., Кондратьев С. Ю. и др. Особенности структуры и длительная прочность литого жаропрочного сплава 45Х26Н33С2Б2 // МиТОМ. 2013. № 4. С. 42 - 47.

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П. и др. Трансформация структуры жаропрочного сплава 0,45C - 26Cr - 33Ni - 2Si - 2Nb при длительной высокотемпературной выдержке // МиТОМ. 2013. № 10. С. 7 - 14.

Antonello Alvino, Daniela Lega, Francesco Giacobbe et al. Damage characterization in two reformer heater tubes after nearly 10 years of service at different operative and maintenance conditions // Engineering Failure Analysis. 2010. V. 17, Is. 7 - 8. P. 1526 - 1541.

Zhichao Zhu, Congqian Cheng, Jie Zhao, Lu Wang. High temperature corrosion and microstructure deterioration of KHR35H radiant tubes in continuous annealing furnace // Engineering Failure Analysis. 2012. V. 21. P. 59 - 66.

Kaya A. A., Krauklis P., Young D. J. Microstructure of HK40 alloy after high-temperature service in oxidizing/carburizing environment: I. Oxidation phenomena and propagation of a crack // Materials Characterization. 2002. V. 49, Is. 1. P. 11 - 21.

Kaya A. A. Microstructure of HK40 alloy after high-temperature service in oxidizing/carburizing environment: II. Carburization and carbide transformations // Materials Characterization. 2002. V. 49, Is. 1. P. 23 - 34.

De Almeida L. H., Ribeiro A. F., Le May I. Microstructural characterization of modified 25Cr - 35Ni centrifugally cast steel furnace tubes // Materials Characterization. 2003. V. 49, Is. 3. P. 219 - 229.

Nunes F. C., De Almeida L. H., Dille J. et al. Microstructural changes caused by yttrium addition to NbTi-modified centrifugally cast HP-type stainless steels // Materials Characterization. 2007. V. 58. P. 132 - 142.

Рудской А. И., Орыщенко А. С., Кондратьев С. Ю. и др. Механизм и кинетика фазовых превращений в жаропрочном сплаве 45Х26Н33С2Б2 при длительных высокотемпературных выдержках. Часть 1 // МиТОМ. 2014. № 1. С. 3 - 8.

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П. и др. Механизм и кинетика фазовых превращений в жаропрочном сплаве 45Х26Н33С2Б2 при длительных высокотемпературных выдержках. Часть 2 // МиТОМ. 2014. № 3. С. 12 - 19.

Monobe L. S., Schőn C. G. Microstructural and fractographic investigation of a centrifugally cast 20Cr32Ni + Nb alloy tube in the as cast and aged states // J. Mater. Res. Technol. 2013. V. 2, Is. 2. P. 195 - 201.

Buchanan K. G., Kral M. V. Crystallography and morphology of niobium carbide in as-cast HP-niobium reformer tubes // Metallurgical and Materials Transactions A. 2012. V. 43A, Is. 6. P. 1760 - 1769.

Buchanan K. G., Kral M. V., Bishop C. M. Crystallography and morphology of MC carbides in niobium-titanium modified as-cast HP alloys // Metallurgical and Materials Transactions A. 2014. V. 45A, Is. 8. P. 3373 - 3385.

Рудской А. И., Анастасиади Г. П., Кондратьев С. Ю. и др. Влияние фактора числа электронных вакансий на кинетику образования, роста и растворения фаз при длительных высокотемпературных выдержках жаропрочного сплава 0.45C - 26Cr - 33Ni - 2Si - 2Nb // Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115, № 1. С. 3 - 13.

Sourmail T. Precipitates in creep resistant austenitic stainless steels // Mater. Sci. Technol. 2001. V. 17, Is. 1. P. 1 - 14.

Vander Voort G. F., Lucas G. M., Manilova E. P. Metallography and microstructures of heat-resistant alloys / Davis J. R., Davis & Associates, editors // ASM International ASM Handbook. 2004. V. 9: Metallography and Microstructures. P. 820 - 859.

Ibanez R. A. P., De Almeida Soares G. D., De Almeida L. H., Le May I. Effects of Si content on the microstructure of modified-HP austenitic steels // Materials Characterization. 1993. V. 30. P. 243 - 249.

Анастасиади Г. П., Кондратьев С. Ю., Рудской А. И. Избирательное высокотемпературное окисление фаз в литом жаропрочном сплаве системы 25Cr - 35Ni - Si - Nb - C // МиТОМ. 2014. № 8. С. 3 - 8.

Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П., Рудской А. И. Наноструктурный механизм образования оксидной пленки в жаростойких сплавах на основе Fe - 25Cr - 35Ni // МиТОМ. 2014. № 10. С. 15 - 20.

McIntyre N., Chan N., Chen C. Characterization of oxide structures formed on nickel-chromium alloy during low pressure oxidation at 500 - 600 °C // Oxidation of Metals. 1990. V. 33, No. 5 - 6. P. 458 - 479.

Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковская А. М. и др. Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

Рябин В. А., Киреева М. В., Берг Н. А. и др. Неорганические соединения хрома. Л.: Химия, 1981. 208 с.

Kondrat'ev S. Yu., Sviatysheva E. V., Anastasiadi G. P., Petrov S. N. Fragmented structure of niobium carbide particles in as-cast modified HP alloys // Acta Materialia. 2017. V. 127. P. 267 - 276.

Федоров И. П. Химическая энциклопедия. Т. 5. Хрома оксиды. М.: Изд-во "Большая Российская энциклопедия", 1999. С. 311 - 313.

Zapała R., Kalandyk B. Identification of scale formed on Cr - Ni cast steel // Archives of Foundry Engineering. 2010. V. 10, Is. 4. P. 217 - 220.

Raluca Voicu, Eric Andrieu, Dominique Poquillon et al. Microstructure evolution of HP40-Nb alloys during aging under air at 1000 °C // Materials Characterization. 2009. V. 60, Is. 9. P. 1020 - 1027.

Кондратьев С. Ю., Пташник А. В., Анастасиади Г. П., Петров С. Н. Анализ превращений карбидных фаз в сплаве 25Cr35Ni методом количественной электронной микроскопии // МиТОМ. 2015. № 7. С. 36 - 43.

Koopmans L. H., Owen D. B., Rosenblatt J. I. Confidence intervals for the coefficient of variation for the normal and log normal distributions // Biometrika. 1964. V. 51, No. 1 - 2. P. 25 - 32.

Patel J. K., Patel N. M., Shiyani R. L. Coefficient of variation in field experiments and yardstick thereof An empirical study // Current Science. 2001. V. 81, No. 9 - 10. P. 1163 - 1164.

Babakr A. M., Al-Ahmari A., Al-Jumayiah K., Habiby F. Sigma phase formation and embrittlement of cast iron-chromium- nickel (Fe - Cr - Ni) alloys // J. Miner. Mater. Char. Eng. 2008. V. 7. P. 127 - 145.

Kondrat'ev S. Y., Anastasiadi G. P., Petrov S. N., Ptashnik A. V. Kinetics of the formation of intermetallic phases in HP-type heat-resistant alloys at long-term high-temperature exposure // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2017. V. 48, Is. 1. P. 482 - 492.

Войтович Р. Ф., Пугач Э. А. Окисление тугоплавких соединений: Справочник. М.: Металлургия, 1978. 108 с.





© Издательский дом «Фолиум», 1993–2021