Structural Evolution of 10% Cr–3% Co Steel Microalloyed with Re and Cu during Creep Au 923 К

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Structural evolution of the tempered lath martensite of the 10% Cr--3% Co steel microalloyed with rhenium and copper with a low nitrogen content and a high boron content during creep at 923 K was investigated for the purpose of establishment of the rison of decrease in creep resistance of this steel under the low applied stress. The tempered martensite lath structure of 10%Cr-3%Co steel with an average lath size of 370 nm and a high dislocation number density of 2 ×1014 m–2 was observed after normalizing at 1323 K with the following tempering at 1043 K for 3 h. The structure was stabilized by M23C6 carbides, M6C carbides, and NbX carbonitrides. During long-term creep, the lath structure strongly experienced an evolution: the width of the martensitic laths increased significantly, dislocation density decreased, the Laves phase and Cu-enriched particles remarkably coarsen. Such structural evolution correlates with an appearance of creep strength breakdown on curves “Applied stress vs. Time to failure” and “Minimum creep rate vs. Applied stress”. Significant coarsening of the Laves phase particles and Cuenriched particles via formation of the large particles with sizes more than 250 nm along high-angle boundaries and full dissolution of the fine particles with sizes less than 50 nm along low-angle boundaries of martensite laths is considered to be the main cause of degradation of the creep resistance of the steel studied.

About the authors

A. E. Fedoseeva

Belgorod National Research University

Author for correspondence.
Email: fedoseeva@bsu.edu.ru
Belgorod, 308015 Russia

References

  1. Abe F., Kern T.U., Viswanathan R. Creep-resistant steels. Woodhead: Publishing, Cambridge, 2008. 800 p.
  2. Кайбышев Р.О., Скоробогатых В.Н., Щенкова И.А. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики // ФММ. 2010. Т. 109. С. 200–215.
  3. Klueh R.L. Elevated temperature ferritic and martensitic steels and their application to future nuclear reactors // Int. Mater. Rev. 2005. V. 50. P. 287−310.
  4. Abe F. Precipitate design for creep strengthening of 9% Cr tempered martensitic steel for ultra-supercritical power plants // Sci. Technol. Adv. Mater. 2008. V. 9. P. 013002.
  5. Федосеева А.Э., Козлов П.А., Дудко В.А., Скоробогатых В.Н., Щенкова И.А., Кайбышев Р.О. Микроструктурные изменения в стали 10Х9В2МФБР при ползучести в течение 40 000 ч при 600°С // ФММ. 2015. Т. 116. С. 1102−1111.
  6. Сагарадзе В.В., Кочеткова Т.Н., Катаева Н.В., Козлов К.А., Завалишин В.А., Вильданова Н.Ф., Агеев В.С., Леонтьева-Смирнова М.В., Никитина А.А. Структура и ползучесть российских реакторных сталей с ОЦК-решеткой // ФММ. 2017. Т. 118. С. 522−534.
  7. Fedoseeva A., Nikitin I., Tkachev E., Mishnev R., Dudova N., Kaibyshev R. Effect of alloying on the nucleation and growth of Laves phase in the 9–10%Cr−3%Co martensitic steels during creep // Metals. 2021. V. 11. P. 60.
  8. Федосеева А.Э., Дегтярева С.И. Влияние длительного отжига на стабильность структуры низкоуглеродистой 9%Cr–3%Сo стали, упрочненной наночастицами // ФММ. 2022. Т. 123. С. 1109−1116.
  9. Morito S., Tanaka H., Konishi R., Furuhara T., Maki T. The morphology and crystallography of lath martensite in Fe–C alloys // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 1789–1799.
  10. Morito S., Adachi Y., Ohba T. Morphology and crystallography of sub-blocks in ultra-low carbon lath martensite steel // Mater. Trans. 2009. V. 50. P. 1919–1923.
  11. Гундырев В.М., Зельдович В.И., Счастливцев В.М. Кристаллографический анализ и механизм мартенситного превращения в сплавах железа // ФММ. 2020. Т. 121. С. 1142−1161.
  12. Дудко В.А., Федосеева А.Э., Беляков А.Н., Кайбышев Р.О. Влияние содержания углерода на фазовый состав и механические свойства стали (02/10)Х9В2МФБР // ФММ. 2015. Т. 116. С. 1222−1232.
  13. Fedoseeva A., Nikitin I., Dudova N., Kaibyshev R. On effect of rhenium on mechanical properties of a high-Cr creep resistant steel // Mater. Lett. 2019. V. 269. P. 81−84.
  14. Li Y., Langdon T.G. A simple procedure for estimating threshold stresses in the creep of metal matrix composites // Scr. Mater. 1997. V. 36. P. 1457–1460.
  15. Mohamed F.A., Park K.-T., Lavernia E.J. Creep behavior of discontinuous SiC−Al composites // Mater. Sci. Eng. A. 1992. V. 150. P. 21−35.
  16. Lifshitz M., Slyozov V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions // J. Phys. Chem. Solids. 1961. V. 19. P. 35−50.
  17. Wagner R., Kampmann R. Homogeneous Second Phase Precipitation. John Wiley & Sons Inc., New York. 1991. P. 213–303.
  18. Humphreys F.J., Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena, second edition. Pergamon Press, Oxford, England. 2004. P. 285–320.
  19. Федосеева А.Э., Никитин И.С., Кайбышев Р.О. Влияние температуры закалки на сопротивление ползучести 9% Cr−1% W−1% Mo−VNb мартенситной стали // ФММ. 2022. Т. 123. С. 101−108.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (2KB)
4.

Download (2KB)
5.

Download (182KB)
6.

Download (2KB)
7.

Download (2MB)
8.

Download (147KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».