[发明专利]一种变应力金属高温时效老化测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变应力金属高温时效老化测试方法。属于材料科学领域。

背景技术

随着我国电力工业的发展，许多高参数大容量火电机组相继投入运行，电站 高温金属部件的结构强度、安全性、可靠性以及使用寿命一直是国内外设计、制 造、运行、检修、监督检验人员十分关注的问题。随着高温长期运行，这些金属 部件的高温老化问题日益突出。主要表现为随着高温长时的运行，金属材料发生 合金元素再分配、相组成变化，微观组织老化，进而导致材料高温强度下降。研 究和掌握金属在高温长时作用下材料的老化损伤量化规律，对保证高温金属部件 的安全运行具有重要的理论价值与实际意义。

为获得金属材料高温长时运行后微观组织与性能老化情况及材料的损伤规 律，需要对其组织性能等老化情况进行检验。目前现有标准不齐全，检验方法不 完整、不直观，尤其对长期运行后的新型耐热钢更是缺乏有效的监测。因此，设 计高温时效老化试验，可以获得耐热钢温度、应力和时间等运行条件与相结构、 微观组织和性能等参数之间的变化规律与量化关系。

现有的高温时效老化测试方法，首先是要制作试样，现有的试样一般都是横 截面为圆形或矩形的棒，两端为较大的夹持段，中间为较小的同一截面面积的试 验段，两段之间设有圆弧过渡段。试样中间部位截面尺寸单一，这样的试样每次 测试只能得到每次测量只能测试一个参数。对于需要进行多种截面的金属部件变 应力高温时效老化测试来说，需要花费大量的时间和试验费用。

发明内容

本发明的目的，就在于提供一种快速高效的变应力金属高温时效老化测试方 法，具有测试效率高、成本低、测试时间短的特点，为长期运行后新型耐热钢运 行监测提供重要的理论依据。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种变应力金属高温时效老化 测试方法，包括试样制作，其特征是：所述的试样为长条状，两端为夹持段和常 规持久试样相同，中间为试验段，两段之间设有圆弧过渡段，其中的试验段为变 截面圆形或矩形外形，截面面积从夹持段到中心逐步减小，不同截面之间圆滑过 渡连接。

如果为矩形老化试样，夹持段试验宽度为25mm，单边长度为30mm。中心 变截面长度范围为51-66mm，厚度为1-10mm，不同截面通过宽度变化而获得， 其厚度不变，其宽度变化范围为5-10mm，试验段由1-5节不同截面构件所组成， 截面宽度从夹持段到中心逐步减小；

如果为圆形试样，当直径为5mm时，则试样总长度为66mm，夹持段单边 长度为17mm，中心变截面部分长度为25mm；当直径为10mm时，夹持段单边 长度为32mm，中心变截面部分总长度为50mm，不同截面通过直径变化而获得， 试验段由对称的1-5节构成，结构直径从夹持段到中心区域逐步减少。

本发明在常规高温拉伸试验试样的基础上，改变了试样中间部位截面尺寸单 一、每次测量只能测试一个参数的缺点，将中心区域设计成多个截面尺寸(受力 面积)的构件的结合体，在同一温度条件下即可以测试不同应力状态下的试样的 老化情况。大幅度提高了老化试验的效率，具有测试方法简单，温度应力参数易 于控制，试验过程省时、高效、节能的特点。

附图说明

图1(a、b)为本发明中所采用的矩形变截面高温老化试样尺寸图和实物图；

图2(a、b、c、d)为本发明所做的高温老化试验后试样实物图；

图3为本发明采用的变应力高温老化时效试验装置原理图；

图4(a、b)为本发明不同温度、相同应力老化试样微观组织图；

图5(a、b、c、d)为本发明同一温度(700℃)、不同应力老化试样微观组 织图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的变应力金属高温时效老化测试方法，除试样制作外，别的步骤与常 规变应力金属高温时效老化测试方法相同，不同之处就在于试样制作，如图1 所示，本发明的试样为长条状，两端为夹持段和常规持久试样相同，中间为试验 段，两段之间设有圆弧过渡段，其中的试验段为变截面圆形或矩形外形，截面面 积从夹持段到中心逐步减小，不同截面之间圆滑过渡连接。