Numerical modelling and validation of precipitations kinetics in advanced creep resistant austenitic steel

• Autorzy: Vujic S. , Farooq M. , Sonderegger B. , Sandström R. , Sommitsch C.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne modelowanie i weryfikacja kinetyki wydzieleń w zaawansowanych stalach austenitycznych odpornych na pełzanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The austenitic steel Sanicro 25 is one of the most promising austenitic steels for the application in superheater tubes in coal fired thermal power plants. In this work, the microstructural evolution of this material during heat treatment and thermal ageing has been investigated. The investigations were carried out by light microscopy (LIMI), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Scheil calculations were carried out by thermo-kinetic software MatCalc to analyse the solidification process which indicates Nb(C,N), Cr2N and Laves phase in the melt. Long term precipitation calculations predict the formation of five precipitate types in Sanicro 25: M23C6, Z-phase, Nb(C,N), Laves and Cr2N. Phase fractions and mean radii evolution of precipitates were calculated and compared to the experimental results. Calculated precipitate evolution shows good compliance with experimental data.

PL

Stal austenityczna Sanicro 25 jest jedną z obiecujących stali do zastosowań na rury w wymiennikach ciepła w elektrowniach węglowych. W niniejszej pracy przeprowadzono badania rozwoju mikrostruktury podczas obróbki cieplnej i sztucznego starzenia tych stali. Badania wykonano za pomocą mikroskopu optycznego (LOM), skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), elektronowego mikroskopu transmisyjnego (TEM) i spektroskopu (EDS). Obliczenia metodą Scheila przeprowadzono wykorzystując oprogramowanie MatCalc. Analizowano proces krzepnięcia, w którym powstają fazy Nb(C,N), Cr2N oraz faza Lavesa. Obliczenia długoterminowego procesu wydzielania wykazały, że w Sanicro 25 powstaje 5 różnych faz: M23C6, faza-Z, Nb(C,N), faza Lavesa oraz Cr2N. Obliczone ułamki objętości poszczególnych faz oraz średni promień rosnących wydzieleń zostały porównane z wynikami doświadczeń i otrzymano dobrą zgodność.

Słowa kluczowe

EN

Sanicro 25; austenitic steel; M23C6; Z-Phase; Nb(C,N); Laves phases; Cr2N; MatCalc

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, No. 3
• Strony: 175--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Vujic S.

• Institute for Materials Science and Welding, Graz University of Technology, Kopernikusgasse 24, A-8010 Graz, Austria

autor

Farooq M.

• Department of Materials Science and Engineering, KTH, Brinellvdgen 23, S-I00 44 Stockholm, Sweden

autor

Sonderegger B.

• Institute for Materials Science and Welding, Graz University of Technology, Kopernikusgasse 24, A-8010 Graz, Austria

autor

Sandström R.

• Department of Materials Science and Engineering, KTH, Brinellvdgen 23, S-I00 44 Stockholm, Sweden

autor

Sommitsch C.

• Institute for Materials Science and Welding, Graz University of Technology, Kopernikusgasse 24, A-8010 Graz, Austria

Bibliografia

• Aschenbrenner, N., 2008, Kohlekrqftwerk strebt 50 Prozent Wirkungsgrad, available at: http://www.innovations-report.de
• Högberg, J., Guocai, C, Kjellström, P., Boström, M., Forsberg. U., Sandström, R., 2010, Creep behaviour of the newly developed advanced heat resistant austenitic stainless steel grade UNS S31035, ASME Pressure Vessels And Piping Conference, Bellevue, 421-428.
• Kozeschnik, E., 2010, Simulation of solidification of 0.7C 3Mn steel, available at: http://matcalc.tuwien.ac.at/
• Kozeschnik, E., 2012, Diffusion in heterogeneous precipitation. available at: http://matcalc.tuwien.ac.at/
• Kozeschnik, E., Svoboda J., Fischer F.D., 2004a, Modified evolution equations for the precipitation kinetics of complex phases in multi-component systems, Calphad, 28, 379-382.
• Kozeschnik, E., Svoboda, J., Fratzl, P., Fischer, F.D., 2004b. Modelling of kinetics in multi-component multi-phase systems with spherical precipitates: II: Numerical solu¬tion and application, Materials Science and Engineering A, 385, 157-165.
• Radis, R., Kozeschnik, E., 2010, Kinetics of A1N precipitation in microalloyed steel, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 18, 055003.
• Rautio, R., Bruce, C, 2004, Sandvik Sanicro 25, A New Material for Ultrasupercritical Coal Fired Boilers, ASM, 274-290.
• Sonderegger B., Kozeschnik E., 2009a, Generalized nearest neighbour broken-bond analysis of randomly oriented coherent interfaces in multicomponent fee and bee structures, Metallurgical and Materials Transactions A, 40. 499-510.
• Sonderegger B., Kozeschnik E., 2009b, Size dependence of the interfacial energy in the gerneralized nearest-neighbor broken-bond approach, Scripta Materialia, 60, 635-638.
• Sonderegger B., Kozeschnik E., 2010, Interfacial Energy of Diffuse Phase Boundaries in the Generalized Broken-Bond Approach, Metallurgical and Materials Transactions A, 41, 3262-3269.
• Svoboda J., Fischer F.D., Fratzl P., Kozeschnik E., 2004a. Modelling of kinetics in multi-component multi-phase systems with spherical precipitates: I: Theory, Matenab Science and Engineering A, 385, 166-174.
• Underwood E. E., 1970, Quantitative Stereology, Addison-Wesley, 27