The effect of ageing temperatures on microstructure and mechanical properties of GX12CrMoVNbN9-1 (GP91) cast steel

Increase in the steam parameters, the so-called supercritical parameters, resulted not only in the growth of efficiency of power units, or reduction in the emission of pollutants into the atmosphere, but also it has contributed to the development of heat-resisting steels and cast steels. One of the newly developed and implemented cast steels in the power industry is martensitic GX12CrMoVNbN9-1 (GP91) cast steel, created on the basis of chemical composition of P91 steel. The cast steel of a microstructure and properties similar to the base material replaces in the power industry the grades of steel used previously which do not meet the increasingly high requirements. A study has been made with regard to the effects of ageing at 550 and 600 degree Celsjus and time up to 6000 hrs on the changes in microstructure and mechanical properties of GX12CrMoVNbN9-1 (GP91) cast steel. A detailed microstructural research and the analysis of secondary phases was carried out using the electron microscopy technique, whilst the research on mechanical properties included a hardness test, static tensile test and impact strength measurement. The microstructural observations showed that the lath martensite microstructure was maintained after 6000 hrs. The coarsening of M₂₃C₆ carbides was revealed. Ageing of the investigated cast steel resulted in a slight decrease in the strength properties (Rp_0:2, TS and HV30), i.e. of around 6%, which was accompanied by a significant decrease in impact strength KV. Moreover, in the microstructure of investigated cast steel there were the processes of recovery and polygonization of the matrix observed.

Wzrost parametrów pary do tzw. parametrów nadkrytycznych skutkował nie tylko wzrostem sprawności bloków energetycznych, czy też zmniejszeniem emisji zanieczyszczeń do atmosfery, ale również przyczynił się do rozwoju stali i staliw żarowytrzymałych. Jednym z nowoopracowanych i wdrożonych do energetyki staliw było martenzytyczne staliwo GX12CrMoVNbN9-1 (GP91), które powstało na bazie składu chemicznego stali P91. Staliwo to o mikrostrukturze i właściwościach zbliżonych do materiału bazowego zastępuje w energetyce dotychczas stosowane gatunki staliw, które nie spełniają coraz to wyższych wymagań. W pracy przedstawiono badania wpływu starzenia w temperaturze 550 i 600 stopni Celsjusza oraz czasach wytrzymania do 6000 godzin na zmiany w mikrostrukturze i właściwościach mechanicznych staliwa GX12CrMoVNbN9-1 (GP91). Badania mikrostruktury staliwa GP91 w stanie wyjściowym oraz po starzeniu przeprowadzono za pomocą mikroskopii świetlnej i elektronowej. Wpływ temperatury i czasu starzenia na właściwości badanego staliwa określono za pomocą pomiaru twardości, statycznej próby rozciągania oraz próby udarności. Przeprowadzone badania wykazały: proces zdrowienia i poligonizacji osnowy oraz koagulacje wydzieleń M₂₃C₆. Zmiany w mikrostrukturze zachodzące w czasie starzenia w niewielkim stopniu wpłynęły na właściwości wytrzymałościowe (HV30, R_p0;2, R_m), natomiast przyczyniły sie do znacznego spadku udarności KV badanego staliwa.