Effect of Solution Temperature on Microstructural Evolution and Tensile Properties of Hot-rolled Haynes 230 Alloy Bar

Ding Zuojun; Guo Liang; Xu Xiaoyi; Wei Hang

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00159

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Effect of Solution Temperature on Microstructural Evolution and Tensile Properties of Hot-rolled Haynes 230 Alloy Bar

Forming and Phase Transition | 更新时间：2025-05-09

- Effect of Solution Temperature on Microstructural Evolution and Tensile Properties of Hot-rolled Haynes 230 Alloy Bar
- Special Steel Vol. 46, Issue 2, Pages: 103-108(2025)
- 作者机构：
  
  无锡派克新材料科技股份有限公司，无锡214161
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2024-00159
  CLC： TG230.2
- Received：23 June 2024，
  
  Published：30 March 2025
- 稿件说明：
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丁佐军,郭亮,徐晓懿等.固溶温度对Haynes 230合金热轧棒材显微组织演变和拉伸性能的影响[J].特殊钢,2025,46(02):103-108.

Ding Zuojun,Guo Liang,Xu Xiaoyi,et al.Effect of Solution Temperature on Microstructural Evolution and Tensile Properties of Hot-rolled Haynes 230 Alloy Bar[J].Special Steel,2025,46(02):103-108.
丁佐军,郭亮,徐晓懿等.固溶温度对Haynes 230合金热轧棒材显微组织演变和拉伸性能的影响[J].特殊钢,2025,46(02):103-108. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00159.

Ding Zuojun,Guo Liang,Xu Xiaoyi,et al.Effect of Solution Temperature on Microstructural Evolution and Tensile Properties of Hot-rolled Haynes 230 Alloy Bar[J].Special Steel,2025,46(02):103-108. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00159.

摘要

Haynes 230合金是超高温气冷堆、光热发电和先进超超临界燃煤发电机组高温部件的重要候选材料。为了建立合金显微组织控制准则，采用热轧成形板材，通过调整固溶温度，研究了固溶处理过程中析出相溶解行为和晶粒尺寸变化等显微组织演变规律，研究结果显示，热轧态板材具有奥氏体等轴晶组织，晶粒分布均匀，平均晶粒尺寸约为32 μm，主要析出相为富W和Mo的M

C碳化物；在950~1 150 ℃，M

C碳化物含量和颗粒尺寸未发生明显变化，晶粒尺寸变化缓慢；随着固溶温度增高到1 180~1 200 ℃，M

C碳化物含量有所降低，颗粒尺寸减小，晶粒发生粗化；当固溶温度升高到1 230、1 250 ℃时，碳化物含量和尺寸明显减小，平均晶粒尺寸增至142、201 μm；随着固溶温度增高，室温和750 ℃拉伸强度趋于降低，900 ℃抗拉强度升高；基于试验研究，提出Haynes230合金热轧板材晶粒尺寸控制在76~142 μm，相应的固溶温度选用1 200~1 230 ℃。

Abstract

Haynes 230 is an important candidate material for high temperature components in ultra-high temperature gas-cooled reactors， concentrating solar power and advanced ultra-supercritical coal-fired generating plants.In order to establish the alloy microstructure control criterion， it adopts the hot-rolled forming plate and adjusts the solid solution temperature，the law of microstructure evolution of the behavior of precipitation phase dissolution and the change of grain size during solution treatment were studied，The results showed that the hot-rolled plates were composed of equiaxed austenitic grains with the average grain size of 32 μm. the main precipitation phase was detected to be M

C carbide and the metal cluster M was composed of W and Mo. The carbide content and particle size of M

C varied little and the austenitic grains coarsened little during solution treatments in the temperature range of 950-1 150

C. With the increasing of solid solution temperature to 1 180-1 200

C， the carbide content of M

C decreased， the particle size decreased， and the grain was coarening；At 1 230

C and 1 250

C， the diss

olution of M

C and the coarsening of grains became obviously with the average grain size to be 142 μm and 201 μm， respectively. Tensile strength at room temperature and 750

C decreased slightly with the increasing solution temperature ， while tensile strength at 900

C increased. The grain size and the related solution temperature was recommended to be controlled in rang of 76-142 μm and 1 200-1 230

C based on the present experimental investigation， respectively.

关键词

Keywords

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Katcher M ， Klarstrom D L . A review of Haynes® 230 and Haynes 617 alloys for high temperature gas cooled reactors ［C］. Proceedings of ASME 2007 Pressure Vessels and Piping Conference ， 2009 ： 425 - 430 .

Čížek J ， Kalivodová J ， Janeček M ， et al . Advanced structural materials for gas-cooled fast reactors—a review ［J］. Metals ， 2021 ， 11 （ 1 ）： 76 .

Bhiogade D S . Ultra supercritical thermal power plant material advancements： A review ［J］. Journal of Alloys and Metallurgical Systems ， 2023 ， 3 ： 100024 .

Abe F . Stress to produce a minimum creep rate of 10-5%/h and stress to cause rupture at 105 h for ferritic and austenitic steels and superalloys ［J］. International Journal of Pressure Vessels and Piping ， 2008 ， 85 （ 1-2 ）： 99 - 107 .

Luo R ， Liu Q T ， Gao P ， et al . Effect of microstructural evolution and mechanical properties of Haynes 230 superalloy during long-term aging at 700 ℃ ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2023 ， 947 ： 169495 .

Mahaffey J ， Adam D ， Brittan A ， et al . Corrosion of alloy Haynes 230 in high temperature supercritical carbon dioxide with oxygen impurity additions ［J］. Oxidation of Metals ， 2016 ， 86 （ 5 ）： 567 - 580 .

Firouzdor V ， Sridharan K ， Cao G ， et al . Corrosion of a stainless steel and nickel-based alloys in high temperature supercritical carbon dioxide environment ［J］. Corrosion Science ， 2013 ， 69 ： 281 - 291 .

邢　娜，黄　宝，何立波 . 超临界超超临界锅炉管品种的开发现状［J］. 特殊钢， 2016 ， 37 （ 1 ）： 17 - 21 .

Gui Y ， Liang Z Y ， Zhao Q X . Corrosion and carburization behavior of heat-resistant steels in a high-temperature supercritical carbon dioxide environment ［J］. Oxidation of Metals ， 2019 ， 92 （ 1 ）： 123 - 136 .

Yu W H ， Singh D ， France D M . Investigation of corrosion of 304 stainless， inconel 625， and Haynes 230 in a chloride-salt-based thermal storage medium ［J］. Journal of Materials Engineering and Performance ， 2019 ， 28 （ 12 ）： 7379 - 7389 .

Adam B M ， Tucker J D ， Tewksbury G . Comparative study of the hot processing behavior in advanced Ni-based superalloys for use in A-USC applications ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2020 ， 818 ： 152907 .

张冬旭，温志勋，岳珠峰 . GH3230高温合金热变形行为及本构模型研究［J］. 稀有金属， 2014 ， 38 （ 6 ）： 986 - 992 .

欧新哲，马天军 . GH3230合金高温热变形行为及微观组织变化［J］. 塑性工程学报， 2020 ， 27 （ 4 ）： 93 - 100 .

曹玉如，史占奎，操贻高 . GH3230高温合金环件的锻造工艺与热处理工艺研究［J］. 锻造与冲压， 2023 （ 11 ）： 48 - 52 .

刘　毅，许　昆，罗锡明，等 . Haynes 230合金热变形组织演化规律研究［J］. 稀有金属材料与工程， 2013 ， 42 （ 9 ）： 1820 - 1825 .

高　佩 . Haynes 230镍基合金的变形行为及组织性能变化规律研究［D］. 镇江：江苏大学， 2021 .

金丹，龙浩跃，韩高枫，等 . Haynes230镍基合金的高温拉伸变形行为［J］. 稀有金属材料与工程， 2022 ， 51 （ 8 ）： 3013 - 3017 .

Pataky G J ， Sehitoglu H ， Maier H J . Creep deformation and mechanisms in Haynes 230 at 800 ℃ and 900 ℃ ［J］. Journal of Nuclear Materials ， 2013 ， 443 （ 1-3 ）： 484 - 490 .

Rozman K A ， Carl M A ， Kapoor M ， et al . Creep performance of transient liquid phase bonded Haynes 230 alloy ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2019 ， 768 ： 138477 .

Ahmed R ， Barrett P R ， Hassan T . Unified viscoplasticity modeling for isothermal low-cycle fatigue and fatigue-creep stress-strain responses of Haynes 230 ［J］. International Journal of Solids and Structures ， 2016 ， 88-89 ： 131 - 145 .

Ewest D ， Almroth P ， Sjödin B ， et al . Isothermal and thermomechanical fatigue crack propagation in both virgin and thermally aged Haynes 230 ［J］. International Journal of Fatigue ， 2019 ， 120 ： 96 - 106 .

Barrett P R ， Ahmed R ， Menon M ， et al . Isothermal low-cycle fatigue and fatigue-creep of Haynes 230 ［J］. International Journal of Solids and Structures ， 2016 ， 88-89 ： 146 - 164 .

D’Souza B ， Zhuo W Q ， Yang Q F ， et al . Impurity driven corrosion behavior of HAYNES® 230® alloy in molten chloride Salt ［J］. Corrosion Science ， 2021 ， 187 ： 109483 .

Jang C ， Kim D ， Kim D ， et al . Oxidation behaviors of wrought nickel-based superalloys in various high temperature environments ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2011 ， 21 （ 7 ）： 1524 - 1531 .

林玄侃，叶宗洸，王美雅 . 高熵合金与核能结构材料在超临界水环境下之腐蚀行为研究［J］. 防蚀工程， 2017 ， 31 （ 2 ）： 1 - 9 .

Veverkova J ， Strang A ， Marchant G R ， et al . High temperature microstructural degradation of Haynes alloy 230 ［C］. Superalloys 2008 （Eleventh International Symposium） . 2008 ： 479 - 488 .

张冬旭，刘大顺，朱西平，等 . GH3230高温合金氩弧焊接接头的组织与高温性能［J］. 机械工程材料， 2013 ， 37 （ 12 ）： 35 - 37+41 .

张勇路，鞠　泉，胡　曼，等 . GH3230合金的焊后热处理［J］. 金属热处理， 2021 ， 46 （ 6 ）： 116 - 119 .

张志强，滕俊飞，杨文静，等 . GH3230合金TLP扩散焊工艺试验［J］. 焊接， 2022 （ 6 ）： 42 - 48+64 .

Wu Z H ， Yarasi S R ， Seo J ， et al . Study of the printability， microstructures， and mechanical performances of laser powder bed fusion built Haynes 230 ［J］. Metals ， 2022 ， 12 （ 8 ）： 1380 .

彭聪辉，常　辉，胡　锐，等 . Haynes230高温合金的静态再结晶动力学［J］. 航空材料学报， 2011 ， 31 （ 2 ）： 8 - 12 .

苏晓帆，李金山，胡　锐，等 . 固溶处理对热变形Haynes230奥氏体晶粒长大的影响［J］. 铸造技术， 2011 ， 32 （ 2 ）： 193 - 195 .

杜星霖，鞠　泉，马惠萍，等 . GH3230合金M 23 C 6 型碳化物的析出行为［J］. 金属热处理， 2021 ， 46 （ 2 ）： 50 - 54 .

周　岚，高　佩，陈　婷，等 . Haynes 230镍基合金无缝管的组织及性能［J］. 金属热处理， 2019 ， 44 （ 2 ）： 54 - 58 .

Gao S ， He X K ， Tang Z X ， et al . Precipitation behavior and mechanical property evolution in a solid solution strengthened Ni-Cr-W superalloy during short-term aging ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2024 ， 981 ： 173678 .

Tang Z W ， Li J S ， Hu R ， et al . Effects of solution heat treatment on carbide of Ni-Cr-W superalloy ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2010 ， 39 （ 7 ）： 1157 - 1161 .

Lee H J ， Kim H ， Kim D ， et al . Microstructure evolution of a Ni-Cr-W superalloy during long-term aging at high temperatures ［J］. Materials Characterization ， 2015 ， 106 ： 283 - 291 .

Charpagne M A ， Franchet J M ， Bozzolo N . Overgrown grains appearing during sub-solvus heat treatment in a polycrystalline γ-γ’ Nickel-based superalloy ［J］. Materials & Design ， 2018 ， 144 ： 353 - 360 .

张志伟，牛永吉，田建军，等 . Haynes230高温合金研究现状［J］. 金属材料研究， 2019 ， 45 （ 2 ）： 1 - 3 .

李晴 . 固溶温度对GH4163合金显微组织及拉伸性能的影响［J］. 特殊钢， DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00213 http://dx.doi.org/10.20057/j.1003-8620.2023-00213 .

潘金生，仝健民，田民波 . 材料科学基础［M］. 修订版. 北京：清华大学出版社， 2011 .

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