Effect of different heat treatments on microstructure and mechanical properties of the martensitic Gx12CrMoVNbN9-1 cast steel

• Autorzy: Golański G. , Słania J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów obróbki cieplnej na mikrostrukturę Ii właściwości mechaniczne martenzytycznego staliwa Gx12CrMoVNbn9-1

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a research on the influence of multistage heat treatment with the assumed parameters of temperature and time on the microstructure and mechanical properties of high-chromium martensitic GX12CrMoVNbN9-1 (GP91) cast steel. In the as-cast state GP91 cast steel was characterized by a microstructure of lath martensite with numerous precipitations of carbides of the M23C6, M3C and NbC type, with its properties higher than the required minimum. Hardening of the examined cast steel contributes to obtaining a microstructure of partly auto-tempered martensite of very high strength properties and impact strength KV on the level of 9-15 J. Quenching and tempering with subsequent stress relief annealing of GP91 cast steel contributed to obtaining the microstructure of high-tempered lath martensite with numerous precipitations of the M23C6 and MX type of diverse size. The microstructure of GP91 cast steel received after heat treatment was characterized by strength properties (yield strength, tensile strength) higher than the required minimum and a very high impact energy KV. It has been proved that GP91 cast steel subject to heat treatment No. 2 as a result of two-time heating above the Ac3 temperature is characterized by the highest impact energy.

PL

W pracy przedstawiono badania wpływu wieloetapowej obróbki cieplnej przy założonych parametrach temperaturowo - czasowych na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne wysokochromowego, martenzytycznego staliwa GX12CrMoVNbN9-1(GP91). W stanie lanym staliwo GP91 charakteryzowało się mikrostruktura martenzytu listwowego z licznymi wydzieleniami węglików typu M23C6, M3C i NbC o właściwościach wyższych od wymaganego minimum. Hartowanie badanego staliwa przyczynia sie do uzyskania mikrostruktury częściowo samoodpuszczonego martenzytu, o bardzo wysokich właściwościach wytrzymałościowych i udarności KV na poziomie 9_15 J. Ulepszanie cieplne z następnym wyżarzaniem odprężającym staliwa GP91 przyczyniła się do uzyskania mikrostruktury listwowego martenzytu wysokoodpuszczonego, z licznymi, o zróżnicowanej wielkości wydzieleniami typu M23C6 i MX . Uzyskana droga obróbki cieplnej mikrostruktura staliwa GP91 charakteryzowała sie właściwościami wytrzymałościowymi (granica plastyczności, wytrzymałością na rozciąganie) wyższymi od wymaganego minimum i bardzo wysoka udarnoącią KV. Wykazano, ze staliwo GP91 poddane obróbce No. 2 w wyniku dwukrotnego nagrzewania powyżej temperatury Ac3 charakteryzuje się najwyższą udarnością.

Słowa kluczowe

EN

heat treatment; microstructure; mechanical properties; GP91 cast steel

PL

obróbka cieplna; mikrostruktura; właściwości mechaniczne; staliwo GP91

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 25--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Golański G.

autor

Słania J.

• Czestochowa University of Technology, 42-200 Częstochowa, 19 Armii Krajowej Str., Poland

Bibliografia

• [1] F. Masuyama, History of power plants and progress sin heat resistant steels, ISIJ Inter. 41, 612-625 (2001).
• [2] G. Golanski, S. Stachura, Characterization of new low alloy steels for power plant, Hutnik - Wiadomosci Hutnicze 9, 679-683 (2009).
• [3] K. Kwiecinski, M. Urzynicok, M. Łomozik, Practical experience with welding new generation steel PB2 grad assigned for power industry, Archives of Metallurgy and Materials 56, 2, 37-45 (2011).
• [4] High chromium, martensite cast steel for power plant, Energetyka, Zeszyt tematyczny XXI, 58-61 (2010).
• [5] H. K. Mayer, H. Cerjak, P. Hofer, E. Letofsky, F. Schuster, Microstructural development and stability in high chromium ferritic power plant steels, Edited by A. Strang and D. J. Gooch, The Institute of Materials, London, 105-122 (1997).
• [6] R. Hanus, Advanced 9-12%Cr cast steel grades, research-foundry process development-quality-experience, 4th International Conference “Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants”, Hilton Head Island, South Carolina, 638-651 (2004).
• [7] F. A. Schuster, R. Hanus, H. Cerjak, Foundry experience in large turbine casings and valve bodies made of steel castings P91 and G-X12CrMoWVNbN10- 11, IMechE, 11-22 (1996).
• [8] G. Golanski, C. Kolan, The GX12CrMoVNbN9-1 cast steel - microstructure and mechanical properties, Hutnik - Wiadomosci Hutnicze 78, 9, 798-801 (2011).
• [9] J. Łukowski, Modern installations for quenching with the application of aqueous polimer solutions, Przeglad Odlewnictwa 51, 2, 57-60 (2001).
• [10] A. Bakalarski, A. Nowarski, J. Sus, K. Wyszynski, Theoretical investigation and experimental application of aqueous polymer solution for quenching products of low-alloy cast steel, Przeglad Odlewnictwa 51, 2, 61-66 (2001).
• [11] L. Qiang, Modeling the microstructure - mechanical property relationship for 12Cr - 2W - V - Mo - Ni power plant steel, Mater. Sc. Eng. A361, 385-391 (2003).
• [12] G. Golanski, J. Kepa, New steel for power plant - characteristics, PCz Publ., Czestochowa, (2011).
• [13] G. P. Airey, T. A. Hughes, A. R. F. Mehl, The growth of cementite particles in ferrite, Trans., TMS - AIME, 1853-1863 (1968).
• [14] G. Golanski, P. Wieczorek, The influence of ageing process on microstructure and mechanical properties of GX12CrMoVNbN9-1 cast steel, J. of Vibroengineering, (2012) in print.
• [15] N. E. Hannerz, U. Lindborg, B. Lehtinen, Brittleness in a cast steel caused by NbC precipitation JISI 128, 68-73 (1968).
• [16] F. Brühl, H. Cerjak, P. Schwaab, H. Weber, Metallurgical investigation of base material and weldments of 9% chromium X10CrMoVNb91, Inter. Steel Research 62, 2, 75-82 (1991).
• [17] V. T. Paul, S. Soraja, M. Vijayalakshmi, Microstructural stability of modified 9Cr - 1Mo steel during long term exposures at elevated temperatures, Journal of Nuclear Materials 378, 273-281 (2008).
• [18] A. Zielinski, J. Dobrzanski, G. Golanski, Estimation of the residual life of L17HMF cast steel elements after long - term service, JAMME 34, 2, 137-144 (2009).
• [19] G. Golanski, Microstructure and mechanical properties of G17CrMoV5 - 10 cast steel after regenerative heat treatment, Journal of Pressure Vessel Technology 132, 064503-1 -064503-5 (2010).
• [20] G. Golanski, Evolution of secondary phases in GX12CrMoVNbN9 -1 cast steel after heat treatment, Archives of Mater. Sc. Eng. 48, 1, 12-18 (2011).