Effect of Tempering Temperature on the Phase Transformations in the Ferritic-Martensitic 12% Chromium Steel Ek-181

Abstract

Целью работы является исследование закономерностей формирования гетерофазной структуры ферритно -мартенситной малоактивируемой стали ЭК-181 (русфер (Fe-12Cr-2W-V-Ta-B-C)) в зависимости от температуры её отпуска c целью расширения температурного диапазона применения стали в ядерных и термоядерных реакторах. Проведено элек-тронно-микроскопическое исследование влияния температуры отпуска на закономерности фазовых превращений в стали. Методами дилатометрии и дифференциальной сканирующей калориметрии определены критические точки фазовых пер е-ходов. Выявлены характерные температурные интервалы выделения неметаллических фаз метастабильного карбида М 3 С, а также стабильных фаз М 23 С 6 и кубического карбонитрида ванадия V(CN). В интервале температур отпуска Т = 500-600 ºС образуются частицы М 3 С. Выделение М 23 С 6 и V(CN) начинается при Т  650 ºС. Важной отличительной особенностью структуры стали после отпуска при Т = 720 ºС является формирование высокой объёмной доли наноразмерных (10 нм) частиц V(CN).Ключевые слова: малоактивируемая ферритно-мартенситная сталь ЭК-181, термическая обработка, просвечивающая электронная микроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия, жаропрочность, гетерофазная структура, дисперсионное твердение. The aim of the work is the study of the regularities for the reduced activation ferritic-martensitic steel EK-181 (Fe-12Cr-2W-V-Ta) heterophase structure formation against a tempering temperature to increase the temperature window of the steel application in fusion reactors. An electron-microscopic investigation of the effect of tempering temperature on the features of phase transformations in the steel has been conducted. By the methods of dilatometry and differential scanning calorimetry the critical points of phase transformations have been detected. The characteristic precipitation temperature intervals for nonmetallic phases M 3 C, M 23 C 6 , V(CN) have been revealed. In the tempering temperature range (500-600) ºC particles of metastable carbide M3C are formed. A formation of stable phases М 23 С 6 and V(CN) begins at the temperatures above Т = 650 ºС. An important feature of the steel microstructure after tempering at Т = 720 ºС is high density of nanoparticles (≤ 10 nm) of cubic vanadium carbonitride V(CN). EFFECT OF TEMPERING TEMPERATURE ON THE PHASE TRANSFORMATIONS IN THE FERRITIC-MARTENSITIC 12% CHROMIUM STEEL EK-181Key words: low activation ferritic-martensitic steel EK-181, heat treatment, transmission electron microscopy, differential scanning calorimetry, heat resistance, heterophase structure, dispersion hardening. ВВЕДЕНИЕОдним из приоритетных направлений реакторного материаловедения является разработка высоко-хромистых ферритно-мартенситных сталей в качестве материалов активных зон реакторов нового поко-ления. Для расширения рабочего температурного диапазона таких сталей необходимы, во-первых, поиск возможных резервов повышения высокотемпературной прочности и, во-вторых, снижение температуры их вязко-хрупкого перехода [1,2].