engineer of the Joint Research Center of Belgorod State National Research University “Technology and Materials”
младший научный сотрудник ЦКП «Технологии и Материалы»
PhD (Engineering), senior researcher of the Laboratory of Mechanical Properties of Nanostructured Materials and Superalloys
доктор технических наук, старший научный сотрудник лаборатории механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов
High-boron 9–10 % chromium martensitic steels are an advanced material for manufacturing various components of thermal power units in coal-fired power plants operating under ultra-supercritical steam conditions (up to 650 °C and 35 MPa), enabling an increase in efficiency to 44 % and reduction of harmful environmental emissions. The work studies the influence of various testing conditions on the behaviour of a 10 % Cr martensitic steel with high boron and low nitrogen content, additionally alloyed with cobalt, tungsten, molybdenum, copper, and rhenium, under lowcycle fatigue (LCF). After heat treatment, the steel microstructure consisted of tempered lath troostite with a high dislocation density. The main strengthening phases were identified: grain-boundary M23C6 carbide particles with an average size of 70 nm and uniformly distributed NbX carbonitrides with an average size of 30 nm. Increasing the strain amplitude during low-cycle fatigue significantly reduces the number of cycles to failure regardless of test temperature, due to intensive development of plastic deformation. Microstructural analysis revealed no significant changes in the lath structure after low-cycle fatigue testing at room temperature, while at elevated temperatures, structural recrystallisation initiates and a well-developed subgrain structure with an average subgrain size of about 600±50 nm forms.
9–10 % Сr стали мартенситного класса c высоким содержанием бора являются новым материалом для изготовления различных элементов тепловых энергоблоков угольных электростанций, работающих при суперсверхкритических параметрах пара (до 650 °C и 35 МПа), что позволяет увеличить КПД до 44 % и сократить вредные выбросы в окружающую среду. Работа посвящена исследованию влияния различных условий испытаний на поведение 10 % Cr стали мартенситного класса, дополнительно легированной кобальтом, вольфрамом, молибденом, медью и рением, с высоким B и низким N при малоцикловой усталости (МЦУ). После термической обработки структура стали представляла собой реечный троостит отпуска с высокой плотностью дислокаций. Были выявлены основные упрочняющие фазы: зернограничные частицы карбидов М23С6 со средним размером 70 нм и равномерно распределенные карбонитриды NbX со средним размером 30 нм. Увеличение амплитуды деформации при МЦУ значительно снижает количество циклов до разрушения независимо от температуры испытания за счет сильного развития пластической деформации. Микроструктурный анализ выявил отсутствие существенных изменений в реечной структуре после испытаний на МЦУ при комнатной температуре, в то время как при повышенных температурах начинается рекристаллизация структуры и формируется хорошо развитая субзеренная структура со средним размером субзерен около 600±50 нм.