高温水蒸气环境中TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性

作     者：李富天 刘光明 刘欢欢 何一鹏 李玉 柳志浩 LI Futian;LIU Guangming;LIU Huanhuan;HE Yipeng;LI Yu;LIU Zhihao

作者机构：南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第2期

页      面：71-77,96页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51961028) 

主　　题：铁素体不锈钢 高温水蒸气 慢应变速率拉伸试验 应力腐蚀开裂 断口形貌 

摘      要：目的 研究TP439不锈钢在高温水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,并探讨水蒸气和温度对其应力腐蚀开裂敏感性的影响规律。方法 采用慢应变速率拉伸试验方法研究了TP439不锈钢在400~600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,利用SEM和EDS分析试样断口区域的形貌及元素分布。结果 同一应变速率(2×10^(-5) s^(-1))下,随着温度在400~600℃范围内升高,TP439不锈钢在空气和水蒸气环境中的屈服强度、抗拉强度和断裂能均逐渐降低,延伸率逐渐增大。400℃和500℃时,试样在水蒸气环境中的抗拉强度较空气环境中有所降低,而延伸率较空气环境中增大。600℃时试样在水蒸气环境中的力学性能较空气环境中无明显差别。试样在400、500、600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂敏感性指数分别为0.7%、1.2%和-2.8%,应力腐蚀开裂敏感性较低。试样在400~600℃水蒸气环境中的断口均呈现韧性断裂特征,断口形貌整体由韧窝和微孔组成,颈缩现象显著,断口附近未发现二次裂纹。温度在400~600℃范围内升高时,断口的韧窝特征更加明显,颈缩程度逐渐增大,600℃时断口侧面的氧化膜表面Cr含量明显降低,主要由Fe的氧化物形成。结论 水蒸气对TP439不锈钢的应力腐蚀开裂行为起促进作用。基于应力腐蚀开裂敏感性指数和断口的分析,在应变速率为2×10^(-5) s^(-1)的400~600℃水蒸气环境中,TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性较低。