Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 11/2014

01.10.2014

Effect of Tungsten on Primary Creep Deformation and Minimum Creep Rate of Reduced Activation Ferritic-Martensitic Steel

verfasst von: J. Vanaja, Kinkar Laha, M. D. Mathew

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 11/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Effect of tungsten on transient creep deformation and minimum creep rate of reduced activation ferritic-martensitic (RAFM) steel has been assessed. Tungsten content in the 9Cr-RAFM steel has been varied between 1 and 2 wt pct, and creep tests were carried out over the stress range of 180 and 260 MPa at 823 K (550 °C). The tempered martensitic steel exhibited primary creep followed by tertiary stage of creep deformation with a minimum in creep deformation rate. The primary creep behavior has been assessed based on the Garofalo relationship, \( \varepsilon = \varepsilon_{\text{o}} + \varepsilon_{\text{T}} [1-\exp (-r^{\prime} \cdot t)] + \dot{\varepsilon }_{\text{m}} \cdot t \), considering minimum creep rate \( \dot{\varepsilon }_{\text{m}} \) instead of steady-state creep rate \( \dot{\varepsilon }_{\text{s}} \). The relationships between (i) rate of exhaustion of transient creep r′ with minimum creep rate, (ii) rate of exhaustion of transient creep r′ with time to reach minimum creep rate, and (iii) initial creep rate \( \dot{\varepsilon }_{\text{i}} \) with minimum creep rate revealed that the first-order reaction-rate theory has prevailed throughout the transient region of the RAFM steel having different tungsten contents. The rate of exhaustion of transient creep r′ and minimum creep rate \( \dot{\varepsilon }_{\text{m}} \) decreased, whereas the transient strain ɛ T increased with increase in tungsten content. A master transient creep curve of the steels has been developed considering the variation of \( \frac{{\left( {\varepsilon - \varepsilon_{\text{o}} } \right)}}{{\varepsilon_{\text{T}} }} \) with \( \frac{{\dot{\varepsilon }_{\text{m}} \cdot t}}{{\varepsilon_{\text{T}} }} \). The effect of tungsten on the variation of minimum creep rate with applied stress has been rationalized by invoking the back-stress concept.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat R.L. Klueh and D.R. Harries: High-Chromium Ferritic and Martensitic Steels for Nuclear Applications, 2001: ASTM Stock Number: MONO3. R.L. Klueh and D.R. Harries: High-Chromium Ferritic and Martensitic Steels for Nuclear Applications, 2001: ASTM Stock Number: MONO3.
2.
Zurück zum Zitat T. Noda, F. Abe, H. Araki and M. Okada; Journal of Nuclear Materials, 141-143, (1986) 1102-1106.CrossRef T. Noda, F. Abe, H. Araki and M. Okada; Journal of Nuclear Materials, 141-143, (1986) 1102-1106.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat M. Tamura, H. Hayakawa, A. Yoshitake, A. Hishinuma and T. Kondo; Journal of Nuclear Materials 155-157 (1988) 620-625.CrossRef M. Tamura, H. Hayakawa, A. Yoshitake, A. Hishinuma and T. Kondo; Journal of Nuclear Materials 155-157 (1988) 620-625.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat D.R. Harries, G.J. Butterworth, A. Hishinuma and F.W. Wiffen; Journal of Nuclear Materials 191-194 (1992) 92-99.CrossRef D.R. Harries, G.J. Butterworth, A. Hishinuma and F.W. Wiffen; Journal of Nuclear Materials 191-194 (1992) 92-99.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat R. Lindau, A. Möslang, M. Rieth, M. Klimiankou, E. Materna-Morris, A. Alamo, A.-A.F. Tavassoli, C. Cayron, A.-M. Lancha, P. Fernandez, N. Baluc, R. Schäublin, E. Diegele, G. Filacchioni, J.W. Rensman, B.v.d. Schaaf, E. Lucon, and W. Dietz: Fus. Eng. Des., 2005, vols. 75–79, pp. 989–96. R. Lindau, A. Möslang, M. Rieth, M. Klimiankou, E. Materna-Morris, A. Alamo, A.-A.F. Tavassoli, C. Cayron, A.-M. Lancha, P. Fernandez, N. Baluc, R. Schäublin, E. Diegele, G. Filacchioni, J.W. Rensman, B.v.d. Schaaf, E. Lucon, and W. Dietz: Fus. Eng. Des., 2005, vols. 75–79, pp. 989–96.
6.
Zurück zum Zitat M. Reith, M. Schirra, A. Falkenstein, P. Grof, S. Heger, H. Kempe, R. Lindau, and H. Zimmermann: KZKA 6911 report, 2003. M. Reith, M. Schirra, A. Falkenstein, P. Grof, S. Heger, H. Kempe, R. Lindau, and H. Zimmermann: KZKA 6911 report, 2003.
7.
Zurück zum Zitat A.-A.F. Tavassoli, A. Alamo, L. Bedel, L. Forest, J.-M. Gentzbittel, J.-W. Rensman, E. Diegele, R. Lindau, M. Schirra, R. Schmitt, H.C. Schneider, C. Petersen, A.-M. Lancha, P. Fernandez, G. Filacchioni, M.F. Maday, K. Mergia, N. Boukos, Baluc, P. Spätig, E. Alves, and E. Lucon: J. Nucl. Mater., 2004, vols. 329–333, pp. 257–62. A.-A.F. Tavassoli, A. Alamo, L. Bedel, L. Forest, J.-M. Gentzbittel, J.-W. Rensman, E. Diegele, R. Lindau, M. Schirra, R. Schmitt, H.C. Schneider, C. Petersen, A.-M. Lancha, P. Fernandez, G. Filacchioni, M.F. Maday, K. Mergia, N. Boukos, Baluc, P. Spätig, E. Alves, and E. Lucon: J. Nucl. Mater., 2004, vols. 329–333, pp. 257–62.
8.
Zurück zum Zitat N. Baluc, K. Abe, J.L. Boutard, V.M. Chernov, E. Diegele, S. Jitsukawa, A. Kimura, R.L. Klueh, A. Kohyama, R.J. Kurtz, R. Lässer, H. Matsui, A. Möslang, T. Muroga, G.R. Odette, M.Q. Tran, B. van der Schaaf, Y. Wu, J. Yu, and S.J. Zinkle: Vul. Fus., 2007, vol. 47, pp. S696–S717. N. Baluc, K. Abe, J.L. Boutard, V.M. Chernov, E. Diegele, S. Jitsukawa, A. Kimura, R.L. Klueh, A. Kohyama, R.J. Kurtz, R. Lässer, H. Matsui, A. Möslang, T. Muroga, G.R. Odette, M.Q. Tran, B. van der Schaaf, Y. Wu, J. Yu, and S.J. Zinkle: Vul. Fus., 2007, vol. 47, pp. S696–S717.
9.
Zurück zum Zitat A. Alamo, J. C. Brachet, A. Castaing, C. Lepoittevin and F. Barcelo; J. Nucl. Mater., 258-263 (1998) 1228-1235.CrossRef A. Alamo, J. C. Brachet, A. Castaing, C. Lepoittevin and F. Barcelo; J. Nucl. Mater., 258-263 (1998) 1228-1235.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat F. Abe, S. Nakazawa, H. Araki,T. Noda; Metall. Trans. A 23A (1992) 469-477.CrossRef F. Abe, S. Nakazawa, H. Araki,T. Noda; Metall. Trans. A 23A (1992) 469-477.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat D. Sidey and B. Wilshire; Metal Science Journal, 1969, Vol.3, pp. 56-60.CrossRef D. Sidey and B. Wilshire; Metal Science Journal, 1969, Vol.3, pp. 56-60.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat F. Garofalo: Fundamentals of Creep and Creep Rupture in Metals. MacMillan, New York, 1965. F. Garofalo: Fundamentals of Creep and Creep Rupture in Metals. MacMillan, New York, 1965.
13.
Zurück zum Zitat G. A. Webster, A.P.D. Cox and J.E. Dorn; Metal. Sci. J. 3, (1969) 221-225.CrossRef G. A. Webster, A.P.D. Cox and J.E. Dorn; Metal. Sci. J. 3, (1969) 221-225.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat W. J. Evans and B. Wilshire; Metallurgical Transactions, Aug 1970, Vol.1, pp. 2133-2139.CrossRef W. J. Evans and B. Wilshire; Metallurgical Transactions, Aug 1970, Vol.1, pp. 2133-2139.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat B. K. Choudhary, C. Phaniraj, K. Bhanu Sankara Rao and S. L. Mannan; ISIJ International, 41 (2001) S73-S80.CrossRef B. K. Choudhary, C. Phaniraj, K. Bhanu Sankara Rao and S. L. Mannan; ISIJ International, 41 (2001) S73-S80.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat C. Phaniraj, M. Nandagopal, S.L. Mannan and P. Rodriguez; Acta Metall. Mater., 1991, Vol.39, No.7, pp. 1651-1656.CrossRef C. Phaniraj, M. Nandagopal, S.L. Mannan and P. Rodriguez; Acta Metall. Mater., 1991, Vol.39, No.7, pp. 1651-1656.CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat E. IsaacSamuel, B. K. Choudhary, K. BhanuSankaraRao and B. Raj: Pressure Vessels and Piping: Materials and Properties. Narosa Publishing House, New Delhi, 2008, pp. 83–100. E. IsaacSamuel, B. K. Choudhary, K. BhanuSankaraRao and B. Raj: Pressure Vessels and Piping: Materials and Properties. Narosa Publishing House, New Delhi, 2008, pp. 83–100.
19.
Zurück zum Zitat P.W. Davies, W. J. Evans, K. R. Williams and B. Wilshire; Scripta Metallurgica, 1969, vol. 3, pp. 671-674.CrossRef P.W. Davies, W. J. Evans, K. R. Williams and B. Wilshire; Scripta Metallurgica, 1969, vol. 3, pp. 671-674.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat K.E. Amin, A. K. Mukherjee and J. E. Dorn; J. Mech. Phys. Solids, 1970, Vol. 18, 413-426.CrossRef K.E. Amin, A. K. Mukherjee and J. E. Dorn; J. Mech. Phys. Solids, 1970, Vol. 18, 413-426.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat A. Ahmadieh and A.K.Mukherjee; Materials Science and Engineering. 21 (1975) 115-124.CrossRef A. Ahmadieh and A.K.Mukherjee; Materials Science and Engineering. 21 (1975) 115-124.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Joon Sik Park, Sung Joon Kim and Chong Soo Lee; Mater. Sci. Eng. A298, (2001) 127-136.CrossRef Joon Sik Park, Sung Joon Kim and Chong Soo Lee; Mater. Sci. Eng. A298, (2001) 127-136.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Kouichi Maruyama, Kota SAWADA and Jun-ichi KOIKE; ISIJ International, Vol. 41 (2001), No.6, 641-653.CrossRef Kouichi Maruyama, Kota SAWADA and Jun-ichi KOIKE; ISIJ International, Vol. 41 (2001), No.6, 641-653.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J. Vanaja, K. Laha, R. Mythili, K. S. Chandravathi, S. Saroja and M. D. Mathew; Mater. Sci. Eng., 533 (2012) 17– 25.CrossRef J. Vanaja, K. Laha, R. Mythili, K. S. Chandravathi, S. Saroja and M. D. Mathew; Mater. Sci. Eng., 533 (2012) 17– 25.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat K. Sawada, K. Kubo, F. Abe; Mater. Sci. Eng. A, 319–321 (2001) 784–787.CrossRef K. Sawada, K. Kubo, F. Abe; Mater. Sci. Eng. A, 319–321 (2001) 784–787.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat F. Abe, H. Araki and T. Noda; Met Trans-A, Vol. 22A, (1991), 2225 – 2235.CrossRef F. Abe, H. Araki and T. Noda; Met Trans-A, Vol. 22A, (1991), 2225 – 2235.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat S. G. Hong, W. B. Lee and C. G. Park; J. Nucl. Mater., 288 (2001) 202-207.CrossRef S. G. Hong, W. B. Lee and C. G. Park; J. Nucl. Mater., 288 (2001) 202-207.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J. Cermak, J. Kucera, B. Million and J. Krumpos; Kov. Mater., 18 (1980) 537-47. J. Cermak, J. Kucera, B. Million and J. Krumpos; Kov. Mater., 18 (1980) 537-47.
29.
Zurück zum Zitat P. J. Ennis and A. Czyrska-Filemonowicz; Sadhana, 28 (3-4) (2003) 709-730.CrossRef P. J. Ennis and A. Czyrska-Filemonowicz; Sadhana, 28 (3-4) (2003) 709-730.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat NIMS creep data sheet, Atlas of creep deformation property No. D-1, 2007. NIMS creep data sheet, Atlas of creep deformation property No. D-1, 2007.
31.
Zurück zum Zitat K. Kimura, K. Sawada and H. Kushima: Proc. 3rd Symp. Heat Res. Steels Alloys High Effic, USC Power Plants, Japan, 2009. K. Kimura, K. Sawada and H. Kushima: Proc. 3rd Symp. Heat Res. Steels Alloys High Effic, USC Power Plants, Japan, 2009.
32.
Zurück zum Zitat J. Čadek: Creep in Metallic Materials. Elsevier, Amsterdam, 1988. J. Čadek: Creep in Metallic Materials. Elsevier, Amsterdam, 1988.
33.
34.
Zurück zum Zitat H. J. Frost and M. F. Ashby: Deformation-Mechanism Maps-The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics, 1st edn. Pergamon Press, New York, 1982, pp. 62. H. J. Frost and M. F. Ashby: Deformation-Mechanism Maps-The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics, 1st edn. Pergamon Press, New York, 1982, pp. 62.
Metadaten
Titel
Effect of Tungsten on Primary Creep Deformation and Minimum Creep Rate of Reduced Activation Ferritic-Martensitic Steel
verfasst von
J. Vanaja
Kinkar Laha
M. D. Mathew
Publikationsdatum
01.10.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 11/2014
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-014-2472-1

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2014

Metallurgical and Materials Transactions A 11/2014 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.