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1、(10)申请公布号 CN 104089839 A (43)申请公布日 2014.10.08 CN 104089839 A (21)申请号 201410285597.9 (22)申请日 2014.06.24 G01N 3/42(2006.01) (71)申请人 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心 有限公司 地址 410007 湖南省长沙市雨花区东塘水电 街 79 号 (72)发明人 彭碧草 屈国民 刘云龙 龙毅 欧阳克俭 (74)专利代理机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 代理人 刘熙 (54) 发明名称 一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度 差别的方法 (57) 摘要 本发明公开了。
2、一种快速检测奥氏体耐热钢晶 内和晶界强度差别的方法， 该方法采用微米压痕 仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量， 根 据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载 与卸载曲线， 由于材料的硬度与强度成正比， 根据 各金相试样晶内和晶界硬度计算结果， 比较它们 的晶内和晶界硬度差异， 当金相试样的晶内和晶 界硬度差异过大时表明该金相试样的晶内和晶界 强度差别过大， 即该金相试样材料在服役中晶内 和晶界变形差异较大， 导致材料容易失效， 进而判 断该材料的使用性能。本发明方法通过奥氏体耐 热钢晶内和晶界强度差异的大小， 可方便快捷判 断材料的使用性能， 该检测方法可实现对奥氏体 耐热钢使用性能的准。
3、确判断。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104089839 A CN 104089839 A 1/1 页 2 1. 一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法， 其特征是按以下步骤进 行 ： 步骤 1、 选取不同的待检测材料制作奥氏体耐热钢金相试样 ； 步骤 2、 采用微米压痕仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量， 按以下步骤进行 ： 1） 、 通过显微镜选取各金相试样清晰的晶粒和晶界作为硬度测试区域， 晶界硬度应选 取。
4、三叉晶界处进行测量 ； 2） 、 对各金相试样选定的晶内和晶界区域进行加载与卸载测试， 得到相应的加载与卸 载曲线 ； 3） 、 根据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载与卸载曲线， 按以下公式分别 计算晶内和晶界硬度 ； 式中，F是最大载荷，h是压痕深度，是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度 ； 步骤 3、 由于材料的硬度与强度成正比， 根据各金相试样晶内和晶界硬度计算结果， 比 较它们的晶内和晶界硬度差异， 当金相试样的晶内和晶界硬度差异过大时表明该金相试样 的晶内和晶界强度差别过大， 即该金相试样材料在服役中晶内和晶界变形差异较大， 导致 材料容易失效， 进而判断该材料的使用性能。。
5、 2. 根据权利要求 1 所述的快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法， 其特征 是所述微米压痕仪选用四棱锥压头， 数据采集速率为 10Hz， 最大载荷 2000mN， 加载和卸载 速率均为 4000mN/min， 加载方式为线性加载， 保载时间为 5s， 泊松比选 0.30。 权 利 要 求 书 CN 104089839 A 2 1/3 页 3 一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法 技术领域 0001 本发明属于材料性能检测方法， 具体涉及一种快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界 强度差别的方法。 背景技术 0002 由于随着节能减排要求的提高， 火电机组从亚临界向超 （超） 临。
6、界发展， 运行温度 及压力不断提高， 目前火电机组中的许多关键部件如过热器和再热器均采用奥氏体耐热 钢， 据调研资料显示 ： 一台 600MW 超临界发电机组奥氏体耐热钢占整个机组过热器和再热 器用钢量的75%。 奥氏体耐热钢由于承受着高温高压， 奥氏体耐热钢的晶内和晶界强度差异 直接决定奥氏体耐热钢在高温高压下使用的安全可靠性。 0003 由于奥氏体耐热钢在高温高压运行下组织发生变化的影响， 过热器和再热器局部 响度弱化增加， 国内已有相对数量的超 （超） 临界火电机组过热器和再热器出现爆管事故， 奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异过大是导致超 （超） 临界火电机组过热器和再热器爆管 的主要原因。
7、之一。然而在机组 A 级检修中没有针对奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异检测 的方法。使得奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的检测在取样分析过程中被忽视。仅有的 检测手段也是根据奥氏体耐热钢金相凭检验人员经验判别。 0004 奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异大小是衡量奥氏体耐热钢是否处于安全状态 的一个重要指标。 奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异检测的目的不仅仅是为超超临界火电 机组过热器和再热器的安全性评估提供依据， 更重要的是为超超临界火电机组过热器和再 热器材料使用寿命的准确分析提供依据。为保证超超临界火电机组过热器和再热器的安 全稳定运行， 针对奥氏体耐热钢研发一种方便快捷的晶内和晶界强度差异检测。
8、方法十分必 要。 发明内容 0005 本发明的目的是针对现有技术存在的问题， 提供一种实用、 判断准确的快速检测 奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别的方法。 0006 实现本发明目的采用的技术方案是 ： 快速检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差别 的方法， 按以下步骤进行 ： 步骤 1、 选取不同的待检测材料制作奥氏体耐热钢金相试样 ； 步骤 2、 采用微米压痕仪对所述金相试样晶内和晶界硬度进行测量， 按以下步骤进行 ： 1） 、 通过显微镜选取各金相试样清晰的晶粒和晶界作为硬度测试区域， 晶界硬度应选 取三叉晶界处进行测量 ； 2） 、 对各金相试样选定的晶内和晶界区域进行加载与卸载测试， 得到相应。
9、的加载与卸 载曲线 ； 3） 、 根据得到的各金相试样晶内和晶界硬度测试的加载与卸载曲线， 按以下公式分别 计算晶内和晶界硬度 ； 说 明 书 CN 104089839 A 3 2/3 页 4 式中，F是最大载荷，h是压痕深度，是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度 ； 步骤 3、 由于材料的硬度与强度成正比， 根据各金相试样晶内和晶界硬度计算结果， 比 较它们的晶内和晶界硬度差异， 当金相试样的晶内和晶界硬度差异过大时表明该金相试样 的晶内和晶界强度差别过大， 即该金相试样材料在服役中晶内和晶界变形差异较大， 导致 材料容易失效， 进而判断该材料的使用性能。 0007 所述微米压痕仪选用四棱。
10、锥压头， 数据采集速率为 10Hz， 最大载荷 2000mN， 加载 和卸载速率均为 4000mN/min， 加载方式为线性加载， 保载时间为 5s， 泊松比选 0.30。 0008 本发明方法基于微 （纳） 米压痕测量硬度的方法， 由于材料的硬度与强度成正比， 因而可以作为检测奥氏体耐热钢晶内和晶界强度差异的方法， 通过奥氏体耐热钢晶内和晶 界强度差异的大小， 可方便快捷判断材料的使用性能， 该检测方法可实现对奥氏体耐热钢 使用性能的准确判断。 0009 下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。 附图说明 0010 图 1 是奥氏体耐热钢金相试样晶内和晶界检测示意图。 0011 图 2 是微。
11、米压痕仪对奥氏体耐热钢金相试样测试的加载与卸载曲线。 具体实施方式 0012 现以奥氏体耐热钢 SAVE25 为例， 说明本发明方法 ： 步骤 1、 选取经不同时间服役后的火电机组屏式过热器材料 SAVE25 制作金相试样， 用 长时间服役后发生了爆管事故的材料制作第一金相试样， 一用短时间服役未发生事故的材 料制作第二金相试样 ； 步骤 2、 采用微米压痕仪对第一、 第二金相试样的晶内和晶界硬度分别进行测试， 按以 下步骤进行 ： 1） 、 参见图 1， 通过金相显微镜分别选取第一、 第二金相试样清晰的晶内硬度测试区域 1 和晶界硬度测试区域 2 ； 2） 、 微米压痕仪的压头选用四棱锥压头。
12、， 调整数据采集速率为 10Hz， 最大载荷 2000mN， 加载和卸载速率均为 4000mN/min， 加载方式为线性加载， 保载时间为 5s， 泊松比选 0.30 ； 3） 、 对第一、 第二金相试样选定的晶内和晶界硬度测试区域 1、 2 分别进行加载与卸载 测试， 可得到相应的加载与卸载曲线 ； 4） 、 参见图 2， 根据获得的加载与卸载曲线， 按公式 （1） 分别计算两个试样的晶内和晶 界硬度 ； 式中，F是最大载荷，h是压痕深度，是压痕深度与压痕面积转换系数，H为硬度 ； 第一金相试样晶内硬度为 272HV， 晶界强度为 252HV ； 第一金相试样晶内强度为 265HV， 说 明 书 CN 104089839 A 4 3/3 页 5 晶界强度为 258HV ； 步骤 3、 根据第一、 第二金相试样的晶内和晶界硬度计算结果， 比较两金相试样的晶内 和晶界硬度差异， 第一金相试样的晶内和晶界硬度差异为 50HV， 第二金相试样的晶内和晶 界硬度差异为 7HV， 表明长时间服役后发生了爆管事故的材料晶内和晶界强度差异过大， 导 致材料变形不一致， 易造成材料失效。 说 明 书 CN 104089839 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104089839 A 6 。