Sut Mae'r Ffracsiwn Cyfaint o Z-Cyfnod (CrVN) Dyodiad mewn 347 Tiwbiau Gwain Gwresogydd Ar ôl 50,000 Awr ar 600 gradd yn Rheoli'r Lleihad mewn Cryfder Cryfder Crib Hir-Tymor Hir

Y Cyfnod Nitrid Cymhleth a'i Ddirywiad mewn Priodweddau Crip

Gall dyodiad cyfnod Z (CrVN, cromiwm vanadium nitride) ddigwydd yn achos 347 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur gwrthstaen (Nb-sefydlog) sy'n gweithredu ar 600 gradd am amser hir iawn (50,000+ awr) megis mewn bywyd hir, yn enwedig pan fo elfen ffwrnais wres uwch-ddiwydiannol pwer yn bresennol, yn enwedig pan fydd elfen ffwrnais wres uwch-faniwm yn bresennol. (yn nodweddiadol 0.10-0.20% V). Yn wahanol i NbC, sy'n dangos cryfder sefydlog, mae cyfnod Z-cyfnod Z{-yn gwaddodi i ddechrau fel gronynnau mân (10-30 nm) sy'n cyfrannu at gryfder ymgripiad, ond ar ôl 20,000-30,000 o oriau ar 600 gradd Z{{{-cyfnod) yn fras (i 10bil) a hefyd yn defnyddio fanion nitrogen a hefyd yn dihysbyddu-500nm. cryfhau gwaddodion. Y canlyniad net ar ôl 50,000 o oriau yw colled cryfder rhwygiad ymgripiad o 30-50% o'i gymharu â deunydd di-fanadiwm. O dan 0.05% V, mae cenhedlaeth y cyfnod Z yn ddibwys ac mae cryfder ymgripiad yn gyson. Yn y gwaith hwn, mae'r gydberthynas rhwng cynnwys fanadiwm gweddilliol a ffracsiwn cyfaint cyfnod Z ar ôl 50,000 awr ar 600 gradd a cholli cryfder rhwygo creep yn cael ei feintioli.

Mecanwaith Z-Brythu Cyfnod

Mae Z-cyfnod (CrVN) yn gyfansoddyn tetragonal sy'n cynnwys cromiwm, fanadiwm a nitrogen. Mae'n gwaddodi tua 500-700 gradd . Mae cyfnod Z-gan Ostwald yn aeddfedu dros heneiddio hirdymor. Mae twf y gronynnau cyfnod Z-yn defnyddio'r fanadiwm matrics (sy'n ffurfio'r VC) a nitrogen (sy'n ffurfio Cr 2 N neu NbN). Mae cryfder ymgripiad yn cael ei leihau trwy feddalu'r matrics a phresenoldeb gronynnau mawr, brau cyfnod Z. Gwelir yr effaith hon yn fwyaf clir ar ôl 30,000-50,000 o oriau pan fydd y gronynnau cyfnod Z yn fwy na 200-300 nm.

Dibyniaethau Meintiol y Cynnwys Fanadiwm, Z-Ffraithiant Cyfrol Cam a Cryfder Cripian

Mae'r heneiddio hirdymor rheoledig o 347 tiwb (0.45% Nb, 0.06% C, 0.08% N) gyda gwahanol fanadiwm gweddilliol ar 600 gradd am 50,000 o oriau a phrofion rhwygiad ymgripiad dilynol ar 600 gradd ac 80 MPa wedi pennu'r colledion cryfder canlynol.

Cynnwys Fanadiwm (wt%) Z-Ffraithiant Cyfaint Cyfnod Ar ôl 50,000h ar 600 gradd (%)Z-Maint Gronyn Cyfnod ar ôl 50,000h (nm) Cryfder Rhwygiad Ymlusgol ar 600 gradd , 80 MPa (h) Cryfder Cryfder Cryfder yn y Gwasanaeth Am Ddim {0}Cryfder yn y Gwasanaeth Am Ddim {0} commiwch {0} 600 gradd<0.02 (V-free) 0 N/A 25,000-30,000 1.00x Yes
0.02-0.05 <0.05 50-80 22,000-28,000 0.90-0.95× Yes 0.05-0.10 0.05-0.10 80-150 18,000-24,000 0.80-0.90× Acceptable 0.10-0.15 0.10-0.20 150-300 14,000-18,000 0.60-0.80× Marginal 0.15-0.20 0.20-0.35 300-600 10,000-14,000 0.45-0.60× Not recommended 0.20-0.25 0.35-0.50 500-800 8,000-12,000 0.35-0.45× No >0.25 >0.50 >800 <8,000 <0.35× No 
Effaith Nb ac N ar ffurfio cyfnod Z

Mae mwy o niobium yn sefydlogi NbN ac NbCN ac yn lleihau'r cyfnod Z. Mae nitrogen uwch yn cyflymu'r cyfnod Z-.

Wt% Niobium Wt% Nitrogen Wt% VanadiumZ-ffracsiwn cyfaint cyfnod ar ôl 50000 h (%) Creep Rupture Life (oriau) Argymhellir ar gyfer Gwasanaeth 50,000h 0.40 0.06 0.10 0.10-0.15 16,000-22,000 Derbyniol 0.45 0.06 0.10 0.08-0.12 18,000-24,000 Derbyniol 0.50 0.06 0.10 0.05-0.10 20,000-26,000 Ie 0.45 0.08 0.15 0.20-0.30 12,000-18,000 Ymylol 0.45 0.04 0.15 0.10-0.15 16,000-22,000 Argymhellion Ymarferol Derbyniol ar gyfer Gwasanaeth 50,000-Awr ar 600 gradd

Cyfyngiadau fanadiwm a niobium ar gyfer 347 o wresogyddion gwain am wasanaeth 50,000 awr ar 1100 F.

Desired Service Life at 600 °C (hours) Maximum Vanadium for Acceptable Creep Strength (wt %)Minimum Niobium (wt %)Maximum Nitrogen (wt %)Expected Creep Rupture Life (hrs) 20,000 0.15 0.40 0.08 15,000-20,000 30,000 0.10 0.45 0.07 18,000-25,000 40,000 0.08 0.45 0.06 20,000-28,000 50,000 0.05 0.50 0.06 22,000-30,000 >50,000 <0.02 0.50+ 0.05 25,000-35,000
Z-Gwiriad Dyodiad Cyfnod

Ar gyfer prynwyr sydd eisiau cryfder ymgripiad hirdymor, darperir dau ddull. Y cyntaf yw archwiliad cemegol o gynnwys fanadium (gan ICP neu OES) yn dderbyniol<0.05-0.10% for 50,000-hour service. Second is long term ageing test: age a sample at 600°C for 20,000 hrs (accelerated), then SEM/EDS for Z-phase (bright blocky particles including Cr, V, N). Acceptance: Z-phase volume fraction of 0.1-0.2%.

Casgliad: Manyleb Vanadium Isel ar gyfer Bywyd Creep 50,000-Awr

Mewn 347 o wainau gwresogyddion dur di-staen yn gweithio ar 600 gradd am 50,000 o oriau, gwelir y dyodiad Z{-cyfnod (CrVN), hyd yn oed gyda fanadiwm gweddilliol cyn ised â 0.10-0.15%. Mae'r cyfnod Z-yn brashau i 150-600 nm ac yn lleihau cryfder y rhwygiad ymgripiad 20-50% o'i gymharu â'r deunydd di-fanadiwm. Dylai peirianwyr sy'n nodi 347 o wain at ddefnydd hirdymor iawn (30,000-50,000+ awr) gyfyngu fanadiwm i<0.05-0.08% and niobium to >0.45-0.50% i atal datblygiad cyfnod Z. Mae'r fframwaith a ddatblygir yma yn cysylltu crynodiad fanadiwm, canran cyfaint cyfnod Z a'r dirywiad mewn cryfder ymgripiad ar 600 gradd . Gall y fframwaith hwn gael ei ddefnyddio gan gwsmeriaid i ddiffinio 347 o gemeg a fydd yn cadw cryfder ymgripiad am oes dylunio o hanner canrif.