Исследование деформации ползучести на образцах Zr-Nb-сплавов (Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb) и нержавеющей стали ЭИ-847 при релаксации напряжений

Abstract

Проведено исследование деформации ползучести стали ЭИ-847 наряду с исследованием сплавов Zr-1%Nb (оболочечные трубы в состоянии поставки) и Zr-2,5%Nb (в трех структурных состояниях: канальные трубы в состоянии поставки, СВЧ-закаленные от 980 °С и СВЧ-закаленные с последующим отжигом при 580 °С). Метод исследований – релаксация напряжений от исходного (50…200 МПа) при температурах в интервале 350…500 °С на образцах сплавов Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb и 350…750 °С на образцах cтали ЭИ-847. Установлено, что по сопротивлению ползучести при 350 °С сплавы Zr-1%Nb и Zr-2,5%Nb значительно уступают стали ЭИ-847, и это различие резко возрастает с повышением температуры. Определены значения энергии активации для исследованного интервала температур и напряжений: она равна 214 кДж/моль для сплава Zr-1%Nb и 330 кДж/моль для стали ЭИ-847, что практически совпадает с энергией активации процесса самодиффузии в этих материалах. Также определены значения активационного объема: для сплава Zr-1%Nb – 1,1 нм³ и для ЭИ-847 – 1,5 нм³. Исходя из значений активационного объема, наиболее вероятным механизмом ползучести сплава Zr-1%Nb и стали ЭИ-847 в используемых режимах нагружения является переползание плюс скольжение

Проведено дослідження деформації повзучості сталі EI-847, нарівні з дослідженнями сплавів Zr-1%Nb (оболонкові труби в стані постачання) та Zr-2,5%Nb (в трьох структурних становищах: канальні труби в стані постачання, СВЧ-загартовані від 980 °С і СВЧ-загартовані з послідуючим випалюванням при 580 °С). Встановлено, що по опору повзучості при 350 °С сплави Zr-1%Nb та Zr-2,5%Nb значно поступаються сталі EI-847, і ця різниця різко зростає з підвищенням температури. Виходячи зі значень енергії активації та активаційного об’єму найбільш імовірним механізмом повзучості сплава Zr-1%Nb і сталі EI-847 в використовуваних режимах навантаження є переповзання плюс ковзання.

This work presents a study of the EI-847 steel creep strain along with investigations of Zr-1%Nb alloys (asreceived cladding tubes) and Zr-2,5%Nb alloy (in three structural conditions: as-received channel tubes, SHFquenched channel tubes at temperatures from 980 °С, and SHF-quenched channel tubes subsequently annealed at 580 °С). The creep resistance of Zr-1%Nb and Zr-2,5%Nb alloys at 350 °С has been found to be much lower than that of EI-847 steel, and this difference increases considerably with temperature. Based on the activation energy and activation volume values, the most probable creep mechanism for Zr-1%Nb and EI-847 steel in the applied loading conditions is “climb-plus glide”.