CN104089839B - 一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法，该方法采用微米压痕仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量，根据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载与卸载曲线，由于材料的硬度与强度成正比，根据各金相试样晶内和晶界硬度计算结果，比较它们的晶内和晶界硬度差异，当金相试样的晶内和晶界硬度差异过大时表明该金相试样的晶内和晶界强度差别过大，即该金相试样材料在服役中晶内和晶界变形差异较大，导致材料容易失效，进而判断该材料的使用性能。本发明方法通过奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的大小，可方便快捷判断材料的使用性能，该检测方法可实现对奥氏体耐热钢使用性能的准确判断。
Description
技术领域
本发明属于材料性能检测方法，具体涉及一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法。
背景技术
由于随着节能减排要求的提高，火电机组从亚临界向超（超）临界发展，运行温度及压力不断提高，目前火电机组中的许多关键部件如过热器和再热器均采用奥氏体耐热钢，据调研资料显示：一台600MW超临界发电机组奥氏体耐热钢占整个机组过热器和再热器用钢量的75%。奥氏体耐热钢由于承受着高温高压，奥氏体耐热钢的晶内和晶界强度差异直接决定奥氏体耐热钢在高温高压下使用的安全可靠性。
由于奥氏体耐热钢在高温高压运行下组织发生变化的影响，过热器和再热器局部响度弱化增加，国内已有相对数量的超（超）临界火电机组过热器和再热器出现爆管事故，奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异过大是导致超（超）临界火电机组过热器和再热器爆管的主要原因之一。然而在机组A级检修中没有针对奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异检测的方法。使得奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的检测在取样分析过程中被忽视。仅有的检测手段也是根据奥氏体耐热钢金相凭检验人员经验判别。
奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异大小是衡量奥氏体耐热钢是否处于安全状态的一个重要指标。奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异检测的目的不仅仅是为超超临界火电机组过热器和再热器的安全性评估提供依据，更重要的是为超超临界火电机组过热器和再热器材料使用寿命的准确分析提供依据。为保证超超临界火电机组过热器和再热器的安全稳定运行，针对奥氏体耐热钢研发一种方便快捷的晶内和晶界强度差异检测方法十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种实用、判断准确的快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法。
实现本发明目的采用的技术方案是：快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法，按以下步骤进行：
步骤1、选取不同的待检测材料制作奥氏体耐热钢金相试样；
步骤2、采用微米压痕仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量，按以下步骤进行：
1）、通过显微镜选取各金相试样清晰的晶内和晶界作为硬度测试区域，晶界硬度应选取三叉晶界处进行测量；
2）、对各金相试样选定的晶内和晶界区域进行加载与卸载测试，得到相应的加载与卸载曲线；
3）、根据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载与卸载曲线，按以下公式分别计算晶内和晶界硬度；
式中，F是最大载荷，h是压痕深度，α是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度；
步骤3、由于材料的硬度与强度成正比，根据各金相试样晶内和晶界硬度计算结果，比较它们的晶内和晶界硬度差异，当金相试样的晶内和晶界硬度差异过大时表明该金相试样的晶内和晶界强度差别过大，即该金相试样材料在服役中晶内和晶界变形差异较大，导致材料容易失效，进而判断该材料的使用性能。
所述微米压痕仪选用四棱锥压头，数据采集速率为10Hz，最大载荷2000mN，加载和卸载速率均为4000mN/min，加载方式为线性加载，保载时间为5s，泊松比选0.30。
本发明方法基于微（纳）米压痕测量硬度的方法，由于材料的硬度与强度成正比，因而可以作为检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的方法，通过奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的大小，可方便快捷判断材料的使用性能，该检测方法可实现对奥氏体耐热钢使用性能的准确判断。
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
附图说明
图1是奥氏体耐热钢金相试样晶内和晶界检测示意图。
图2是微米压痕仪对奥氏体耐热钢金相试样测试的加载与卸载曲线。
具体实施方式
现以奥氏体耐热钢SAVE25为例，说明本发明方法：
步骤1、选取经不同时间服役后的火电机组屏式过热器材料SAVE25制作金相试样，用长时间服役后发生了爆管事故的材料制作第一金相试样，一用短时间服役未发生事故的材料制作第二金相试样；
步骤2、采用微米压痕仪对第一、第二金相试样的晶内和晶界硬度分别进行测试，按以下步骤进行：
1）、参见图1，通过金相显微镜分别选取第一、第二金相试样清晰的晶内硬度测试区域1和晶界硬度测试区域2；
2）、微米压痕仪的压头选用四棱锥压头，调整数据采集速率为10Hz，最大载荷2000mN，加载和卸载速率均为4000mN/min，加载方式为线性加载，保载时间为5s，泊松比选0.30；
3）、对第一、第二金相试样选定的晶内和晶界硬度测试区域1、2分别进行加载与卸载测试，可得到相应的加载与卸载曲线；
4）、参见图2，根据获得的加载与卸载曲线，按公式（1）分别计算两个试样的晶内和晶界硬度；
式中，F是最大载荷，h是压痕深度，α是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度；
第一金相试样晶内硬度为272HV，晶界强度为252HV；第一金相试样晶内强度为265HV，晶界强度为258HV；
步骤3、根据第一、第二金相试样的晶内和晶界硬度计算结果，比较两金相试样的晶内和晶界硬度差异，第一金相试样的晶内和晶界硬度差异为50HV，第二金相试样的晶内和晶界硬度差异为7HV，表明长时间服役后发生了爆管事故的材料晶内和晶界强度差异过大，导致材料变形不一致，易造成材料失效。
Claims (2)
1.一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤1、选取不同的待检测材料制作奥氏体耐热钢金相试样；
步骤2、采用微米压痕仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量，按以下步骤进行：
1）、通过显微镜选取各金相试样清晰的晶内和晶界作为硬度测试区域，晶界硬度应选取三叉晶界处进行测量；
2）、对各金相试样选定的晶内和晶界区域进行加载与卸载测试，得到相应的加载与卸载曲线；
3）、根据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载与卸载曲线，按以下公式分别计算晶内和晶界硬度；
式中，F是最大载荷，h是压痕深度，α是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度；
步骤3、由于材料的硬度与强度成正比，根据各金相试样晶内和晶界硬度计算结果，比较它们的晶内和晶界硬度差异，当金相试样的晶内和晶界硬度差异过大时表明该金相试样的晶内和晶界强度差别过大，即该金相试样材料在服役中晶内和晶界变形差异较大，导致材料容易失效，进而判断该材料的使用性能。
2.根据权利要求1所述的快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法，其特征是所述微米压痕仪选用四棱锥压头，数据采集速率为10Hz，最大载荷2000mN，加载和卸载速率均为4000mN/min，加载方式为线性加载，保载时间为5s，泊松比选0.30。
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| CN104089839A CN104089839A (zh) | 2014-10-08 |
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