Influence of Long-time Stresses on the Microstructure of the Martensitic High Chromium Steels for Advanced Power Engineering

• Autorzy: Zielińska-Lipiec A. , Czyrska-Filemonowicz A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wielkości naprężeń podczas pełzania na mikrostrukturę martenzytycznych stali dla współczesnej energetyki konwencjonalnej

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Microstructure of the as received and long-term creep deformed martensitic 9% Cr steel for advanced power plants has been characterised using transmission electron microscopy. Statistical quantitative analyses were undertaken to determine the dislocation density within subgrain and the width of the subgrains. The microstructure of the as received (austenitised at 1070°C for 2h and tempered 2h at 775°C) was characterized by elongated small subgrains with high density of dislocation inside them. Thermal exposure and creep deformation were carried out at 600°C and 650°C and stresses 80-160 MPa with test duration up to 57000 h. Long-term thermal exposure or creep deformation influenced the steel microstructure. The subgrain width increased and density dislocation decreased with duration of these processes. For thermal exposure the changes are monotonie with time. For creep tested specimens, stresses activated changes in the dislocation substructure. The free dislocation density within subgrains decreased with prolongation of creep duration. During steady-state creep a dislocation density had a constant value but their configuration changed as a result of proceeding recovery, polygonization and re-poligonization. The low-angle boundaries are less mobile than large-angle boundaries and they are more effective as a strengthening factor of the steel. Therefore it ieems that not a dislocation density but subgrain size will decide about stability of a steel microstructure. It is a decisive factor for high creep resistance of martensitic steels.

PL

Przedmiotem badań była martenzytyczna wysokochromowa stal P92 dla nowoczesnej energetyki konwencjonalnej. Badania mikrostruktury stali w materiale w stanie dostawy oraz po pełzaniu prowadzono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Statystyczną ilościową analizę obrazu prowadzono w celu określenia gęstości dyslokacji swobodnych wewnątrz podziarn oraz wielkości podziarn. W stanie dostawy (normalizowanie 1070°C/2h, odpuszczanie 775°C/2h) mikrostruktura stali cechuje się małym wydłużonym podziarnami o niskokątowych granicach z dużą gęstością dyslokacji wewnątrz nich. Długotrwałe wyżarzanie lub pełzanie stali 9%Cr przy temperaturze 600°C i 650°C przy naprężeniach 80-160 MPa w czasie do 57000 h powoduje obniżenie gęstości dyslokacji wewnątrz podziarn oraz rozrost podziarn. Dla procesu wyżarzania zmiany są monotoniczne z wydłużeniem czasu procesu. Naprężenia aktywizują procesy zachodzące w podstrukturze dyslokacyjnej w efekcie czego obserwowane zmiany są większe w stosunku do materiału wyżarzonego w porównywalnym czasie. Gęstość dyslokacji swobodnych wewnątrz podziarn z wydłużeniem czasu pełzania obniża się. W zakresie pełzania ustalonego pozostaje ona stała, zmienia się jednak ich konfiguracja wskutek występowania procesów zdrowienia, poligonizacji i re-poligonizacji. Dlatego wydaje się, iż mierzalnym efektem stabilności mikrostruktury będzie nie gęstość dyslokacji a wielkość podziarn. Decyduje ona o dużej wytrzymałości czasowej na pełzanie stali martenzytycznych.

Słowa kluczowe

PL

martenzytyczna wysokochromowa stal P92; energetyka konwencjonalna; pełzanie stali

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 499--502
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Zielińska-Lipiec A.

autor

Czyrska-Filemonowicz A.

• AGH University of Science and Technology, Al.Mickiewicza 30, PL-30 059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Ham R.K.: The Determination of Dislocation Densities in Thin Films. Philosphical Mag. vol. 6 (1961) 1183.
• [2] Head A.K., Humble P., Clarebrough L.M., Forwood C.T.: Computed Electron Micrographs and Defect Identification. Defects in Crystalline Solids. Amelincx S., Gevers R., Nihoul G. 1973.
• [3] Zielińska-Lipiec A., The analysis of a microstructural stability of modified martensitic 9% Cr steels during annealing and creep deformation, AGH Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2005 (in Polish).
• [4] Straub S., Hennige T., Polcik P., Blum W.: Evolution of Microstructure during Long-Term Cyclic Creep of the Martensitic Steel X 22 CrMoV 1 21. Steel Res. (1995) 394.
• [5] Polcik P., Sailer T., Blum W., Straub S., Bursik J., Orlova A.: On the Microstructural Development of the Tempered Martensitic Cr-steel P91 during Long–term Creep – a Comparison of Data. Mater.Sci. Eng. A260 (1999) 252.
• [6] Hofer P., Cerjak H., Polcik P., Blum W.: Quantification of Precipitates in Advanced Creep Resistant 9-12%Cr Steel. Steel Res. vol. 69 (1998) 63.
• [7] Abe F.: Coarsening Behaviour of Lath and its Effect on Creep Rates in Tempered Martensitic 9Cr-W Steels. Mat. Sci. Eng., A387-389 (2004) 565.
• [8] Czyrska-Filemonowicz A., Ennis P.J., Zielińska-Lipiec A.: High Chromium Creep Resistant Steels for Modern Power Plant Applications, in “Metallurgy on the Turn of 21th Century”, K. Świątkowski (ed.), The Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences, Kraków, 2002, 193.
• [9] Ennis P.J., Zielińska-Lipiec A.,Wachter O., Czyrska–Filemonowicz A.: Microstructural Stability and Creep Rupture Strength of Martensitic Steel P92 for Advanced Power Plant. Acta Materialia vol. 45 (1997) 4901.
• [10] Zielińska-Lipiec A., Czyrska-Filemonowicz A., Ennis P.J., Wachter O.: Microstructural Investigation of 9% Cr Steel P92 after Long-term Creep Deformation. Proceedings of 6 Int. Conference on Materials for Advanced Power Engineering, 5-7.10.1998, Liege, Belgium, Lecomte-Beckers J., Schubert F., Ennis P.J. (eds), Reports of Forschungszentrum Julich, 1998, 593.