Жаропрочные перлитные стали (Баженов В. В.). Перлитные марки стали

Углеродистые стали перлитного класса.

poisk-ru.ru

Перлитная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Перлитная сталь

Cтраница 1

Перлитные стали являются наиболее распространенными в сварных конструкциях паровых и газовых турбин. Объем конструкций, изготавливаемых из них, в несколько раз превосходит объем сварных изделий, изготавливаемых из сталей других классов.  [1]

Перлитные стали предназначены для длительной эксплуатации при температурах 450 - 580 С и применяются в основном в котлотурбо-строенин для изготовления паропроводных и пароперегревательных труб.  [2]

Перлитные стали пластичны в холодном состоянии ( см. табл. 10), Удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются. По теплопроводности и тепловому расширению они близки к обычным конструкцией-ньш сталям.  [3]

Перлитные стали для дисков и роторов паровых турбин содержат больше углерода, чем трубные стали. Для дисковых и роторных сталей важна высокая прокаливаемость, которая достигается при относительно высоком содержании углерода. Перлитные роторные и дисковые стали были рассмотрены в разделе улучшаемых сталей.  [4]

Перлитные стали 12Х1МФ и 12Х2МФСР - окисляются почти одинаково. До температуры 580 С глубина коррозии стали 12Х1МФ увеличивается, а затем несколько уменьшается.  [5]

Перлитные стали предназначены для длительной эксплуатации при температурах 450 - 580 С и применяются в основном в котлотурбо-строении для изготовления паропроводных и пароперегревательных труб.  [6]

Перлитные стали пластичны в холодном состоянии ( см. табл. 10), удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются. По теплопроводности и тепловому расширению они близки к обычным конструкционным сталям.  [7]

Перлитные стали предназначены для длительной эксплуатации при 450 - 580 С; используют их главным образом в котлостроении. Жаропрочность перлитных сталей обеспечивается выбором рационального химического состава и полученной в результате термической обработки структуры легированного феррита с равномерно распределенными в нем частицами карбидов.  [8]

Перлитные стали пластичны в холодном состоянии, удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются. По теплопроводности и тепловому расширению они близки к обычным конструкционным сталям.  [9]

Перлитные стали с повышенным содержанием углерода ( 0 25 - 0 30 %) по жаропрочности уступают перлитным сталям, содержащим 0 12 - 0 15 %, и поэтому для них установлены максимальные температуры длительной эксплуатации, равные 525 - 565 С. Из этих сталей изготовляют валы и цельнокованые роторы стационарных и транспортных паровых турбин, плоские пружины и крепежные детали. Перлитные стали широко применяют благодаря невысокой стоимости, технологичности и удовлетворительной жаропрочности.  [10]

Перлитные стали могут подвергаться охрупчиванию около концов сварочных трещин в том случае, когда термообработка после сварки проводилась при слишком низкой температуре.  [11]

Перлитные стали 12ХШФ и 12Х2МФСР корродируют почти одинаково. Что касается стали 12Х2М4Б, то ее коррозионная стойкость до температуры 580 С ниже, чем у сталей 12ХШФ и 12Х2МФСР, а при / 580 С - выше.  [12]

Перлитные стали подвергали испытанию после нормализации, аустенитные - после закалки с 1100 С в воду.  [14]

Перлитные стали чаще - подвергают нормализации при 950 - 1050 С и высокому отпуску при 600 - 750 С. После такой обработки сталь имеет структуру тонкопластинчатого перлита ( сор-бита) и обладает более высокой длительной жаропрочностью, чем после закалки н высокого отпуска, когда структура - зернистый сорбит.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Жаропрочные перлитные стали (Баженов В. В.)

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

12.1. Состав и свойства сталей

12.1.1. Основные марки и применение

К жаропрочным перлитным относятся низколегированные хромомолибдено­вые стали 12МХ (ГОСТ 20072—74), 12ХМ (ГОСТ 5520—79), 15ХМ (ГОСТ 4543—71), 20ХМЛ (ОСТ 108.961.04—80), предназначенные для работы при 450—550 °С, и хромомолибденованадиевые: 12Х1МФ (ГОСТ 5520—79),

15Х1М1Ф (ТУ 14-3-460—75), 20ХМФЛ (ОСТ 108.961.04—80), 15Х1М1ФЛ (ОСТ 108.961.04—80), 12Х2МФСР (МРТУ 14-4-21—67), предназначенные для работы при 550—600 °С

Жаропрочные перлитные стали используются в энергетическом, хими­ческом и нефтехимическом машиностроении. Их широкое применение опре­деляется сравнительно низкой стоимостью и достаточно высокой техноло­гичностью при производстве отливок, поковок, проката и изготовлении из них сварных конструкций. Так, например, литые стали 20ХМФЛ и 15Х1М1ФЛ используются для отливки корпусов турбин и запорной арма­туры, а деформируемые стали 12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР для изготовления корпусов аппаратов, паропроводов, технологических тру­бопроводов и поверхностей нагрева котлов.

12.1.2. Химический состав, термообработка и структура

В соответствии с условиями длительной работы под напряжением при вы­соких температурах стали должны обладать сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростой­костью. Перечисленные свойства с учетом необходимости обеспечения тех­нологичности сталей при выплавке, отливке, ковке, прокатке, термической

обработке и сварке достигаются введением в их состав 0,5—2,0 % Сг,

0,2—1,0% Мо, 0,1—0,3% V, а также в некоторых случаях небольших до­бавок редкоземельных элементов и В.

Легирование Сг повышает жаростойкость сталей, т. е. сопротивление их

окислению, а также предотвращает графитизацию в процессе эксплуатации

при температуре выше 450°С. Сг в пределах 1,0—1,5 % при введении его в сталь совместно с Мо повышает, кроме того, ее длительную прочность и сопротивление ползучести. Поло­жительное влияние Мо на увели­чение прочности стали при по­вышенных температурах его в количествах 0,5—1,0 % объясня­ется способностью повышать температуру рекристаллизации железа и участием в образова­нии упрочняющей металл фазы Лавеса FesMo. V совместно с С обеспечивает упрочнение стали высокодисперсными карбидами VC и способствует стабилизации карбидной фазы как элемент, обладающий значительным срод­ством к углероду.

Оптимальное сочетание механических свойств изделий из перлитных жаропрочных сталей достигается применением нормализации (или закалки) с последующим высокотемпетуриым отпуском. При этом обеспечивается струк­тура, состоящая из дисперсной ферритокарбидной смеси. У хромомолибдено­ванадиевых сталей, особенно в случае применения закалки, появляется бей - нитная структурная составляющая.

Свойства сталей

Необходимая жаростойкость и достаточная стабильность кратковременных механических свойств в течение 100 000 ч (~10 лет) обеспечиваются для сталей 12МХ и 15ХМ при температуре эксплуатации до 550 °С, для сталей 12Х1МФ, 15Х1МЛФ, 15Х1М1ФЛ до 570°С и для стали 12Х2МФСР до 600 °С. Значения пределов длительной прочности сталей на базе 105 ч при различных температурах [1, 2] приведены в табл. 12.1.

12.2. Свариваемость сталей

Металлургическая свариваемость жаропрочных перлитных ста­лей, определяемая отношением металла к плавлению, метал­лургической обработке и последующей кристаллизации шва. не вызывает существенных осложнений. Технология сварки и сварочные материалы на современном уровне обеспечивают не­обходимую стойкость металла шва против образования торячих трещин и высокие характеристики, предъявляемые к основному металлу.

Тепловая же свариваемость осложняется склонностью свар­ных соединений к образованию холодных трещин и разупрочне­нием свариваемого металла в зоне термического влияния сварки.

12.2.1. Сопротивляемость XT

Холодные трещины — хрупкие разрушения сварных соединений жаропрочных перлитных сталей, могут возникать в процессе сварки или непосредственно после ее окончания в результате образования метастабильных структур (троостита, мартенсита) в участках околошовной зоны, нагретых выше температуры Ас3 вследствие дополнительного охрупчивания сварных соеди­нений под влиянием водорода и действия «силового» фактора. Последний определяется величиной и характером сварочных напряжений. Суммирование напряжений, вызванных неравно­мерным нагревом и структурными превращениями, может при­вести к исчерпанию пластичности охрупченных участков свар­ного соединения и вызвать его разрушение.

Образование метастабильных закалочных структур в около­шовной зоне определяется во многом системой легирования ста­лей. Так, в одних и тех же условиях сварки хромомолибдено­ванадиевые стали в большей степени склонны к образованию холодных трещин по сравнению с хромомолибденовыми.

В связи с тем, что растворимость диффузионно подвижного водорода при нормальной температуре в низколегированных сталях мала, а между его концентрацией и равновесным парци­альным давлением в газовой фазе существует квадратичная зависимость, водород способен создавать в несплошностях ме­талла значительные давления, что может приводить к образо­ванию микротрещин (флокенов) в охрупченных участках свар­ного соединения. Так, при температуре 20 °С и концентрации водорода в металле 5 мл/100 г давление его в несплошностях жаропрочной перлитной стали может достигать 0,0981 • 10® МПа (10е ат). При 200 °С давление водорода в несплошностях сни­жается примерно на три порядка [3]. В связи с этим для сварки рекомендуется использовать низководородные сварочные мате­риалы (электроды с основным покрытием, осушенные защитные газы, прокаленные флюсы).

Действие «силового» фактора во многом определяется жест­костью сварной конструкции, которая связана с толщиной сва­риваемых элементов. Это обстоятельство также необходимо учитывать при выборе методов предотвращения образования холодных трещин.

Одним из наиболее надежных средств предотвращения воз­никновения холодных трещин является сопутствующий сварке

местный или общий подогрев изделия. Подогрев уменьшает раз­ницу температур металла в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения первого рода, вследствие чего пики этих напряжений в околошовных участках металла сглаживаются. Подогрев также уменьшает скорость охлажде­ния металла, что предотвращает превращение аустенита в мар­тенсит, которое сопровождается резким увеличением удельного объема металла, вызывающим появление структурных напря­жений.

Повышение температуры свариваемого металла способст­вует эвакуации водорода из сварного соединения в связи со значительным увеличением диффузионной подвижности водо­рода.

Кроме того, повышение температуры металла при любом его структурном состоянии увеличивает его пластичность, а сле­довательно, и деформационную способность. Повышение пла­стичности сварного соединения имеет такое же важное значение для предотвращения образования холодных трещин, как и сни­жение напряжений, поскольку трещины образуются в резуль­тате исчерпания деформационной способности металла под дей­ствием напряжений.

При сварке теплоустойчивых сталей необходимо ограничи­вать не только нижний, но и верхний предел температур подо­грева. Излишне высокие температуры подогрева приводят к распаду аустенита в высокотемпературной области с образо­ванием грубой феррито-перлитной структуры, не обеспечиваю­щей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений.

Поскольку перераспределение напряжений и структурные превращения могут происходить и после окончания сварки, в некоторых случаях необходимы дополнительные меры, пре­дотвращающие образование холодных трещин в сварных со­единениях. К ним, например, относится выдержка сварных соединений после окончания сварки при 150—200 °С в течение несколькиих часов для завершения превращения остаточного аустенита и эвакуации водорода.

12.2.2. Разупрочнение в зоне термического влияния

Применение в качестве термической обработки сталей норма­лизации (или закалки) с последующим отпуском осложняет их свариваемость в связи с возникновением в зонах термического влияния сварки участков разупрочнения, где металл был на­грет в интервале температур Асз — температура отпуска стали. Кратковременные прочностные свойства сварных соединений при этом снижаются по сравнению с основным металлом на 5—10 %, а длительная прочность может быть снижена на 20 %, если стали упрочнялись закалкой, например для паропроводной стали 12Х1МФ. Степень разупрочнения зависит не только от ре­жимов термической обработки стали, но и от параметров про­цесса сварки. Повышение погонной энергии процесса сварки вызывает большее разупрочнение свариваемой стали.

Мягкая разупрочненная прослойка в зоне термического влияния сварки может явиться причиной локальных разруше­ний жестких сварных соединений в процессе эксплуатации, осо­бенно при изгибающих нагрузках.

Разупрочнение металла околошовной зоны могло бы быть устранено перекристаллизацией при применении вместо от­пуска сварных соединений нормализации с отпуском. Однако высокотемпературная термическая обработка сварных соеди­нений не может быть подобно отпуску осуществлена местно, так как это приводит к разупрочнению близлежащих участков ме­талла, а объемная термическая обработка сварных конструк­ций ограничивается габаритными размерами печей и рядом других трудностей.

12.2.3. Изменение свойств в зоне сплавления при эксплуатации

При температурах эксплуатации 450—600 °С следует считаться с возможностью развития диффузионных процессов между ос­новным металлом и металлом шва. В первую очередь это отно­сится к углероду, который является одним из наиболее диф­фузионно подвижных элементов, входящих в состав металла. Миграциия углерода из стали в шов или наоборот может на­блюдаться даже при небольшом различии в легировании их карбидообразующими элементами (например, стал 12Х1МФ — шов 10ХЗМ1БФ). Образование в процессе эксплуатации обез- углероженной (ферритной) прослойки по одну сторону линии сплавления и карбидной гряды по другую приводит к снижению длительной прочности и пластичности сварного соединения и, как следствие, к локальному (по зоне сплавления) разруше­нию.

В связи с этим сварочные материалы, предназначенные для сварки жаропрочных перлитных сталей, должны обеспечивать химический состав металла шва, близкий к химическому со­ставу основного металла.

В отдельных случаях при необходимости отказаться от по­догрева и термической обработки (отпуска) сварных соедине­ний могут быть использованы сварочные материалы, обеспе­чивающие получение металла шва на никелевой основе (покры­тые электроды ЦЛ-36, проволока для аргонодуговой сварки Св-08Н60Г8М7Т). Возможность применения этих сварочных материалов основана на том, что диффузионная подвижность элементов в сплавах на никелевой основе при 450—600 °С зна­чительно меньше, чем в низколегированных сталях перлитного класса.

12.3. Технология сварки и свойства сварных соединений

Основными способами сварки, используемыми при изготовлении конструкций из жаропрочных перлитных сталей, являются ду­говая и электроконтактная. Электроконтактная сварка исполь­зуется в основном для выполнения стыковых соединений труб поверхностей нагрева котлов в заводских условиях. В подав­ляющем большинстве других случаев используется дуговая сварка покрытыми электродами, в защитных газах и под флю­сом.

Общими рекомендациями по всем видам дуговой сварки яв­ляются: оптимальная подготовка свариваемых кромок, тепло­вые условия сварки и режимы термической обработки сварных соединений.

Подготовка кромок деталей под сварку производится с по­мощью механической обработки. Допускается применение кис­лородной или плазменно-дуговой резки с последующим удале­нием слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.

Дуговую сварку производят при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С с предварительным и сопутствующим сварке местным или общим подогревом. Пределы изменения температуры подогрева в зависимости от марки стали и тол­щины свариваемого изделия приведены в табл. 12.2.

Без термической обработки сварные соединения жаропроч­ных перлитных сталей не обладают эксплуатационой надеж­ностью ввиду структурной неоднородности и наличия остаточ­ных сварочных напряжений. Поэтому большинство сварных конструкций подвергают термической обработке. Исключение составляют сварные соединения из хромомолибденовых сталей толщиной менее 10 мм и из хромомолибденованадиевых сталей при толщине менее 6 мм.

При изготовлении конструкций из жаропрочных перлитных сталей используют обычно отпуск. Его преимущество заключа­ется в том, что он может быть использован в качестве местной термической обработки. Отпуск стабилизирует структуру (твер­дость) сварного соединения и снижает остаточные напряжения. С увеличением содержания хрома, молибдена, ванадия и дру­гих элементов, повышающих релаксационную стойкость сталей, температура отпуска и время выдержки должны увеличиваться. Особую опасность представляет отпуск сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей при пониженных темпера­турах в связи с возможностью дисперсного твердения, вызван­ного выпадением в околошовной зоне карбидов ванадия и об­разованием трещин при термической обработке. Недостатком отпуска является невозможность полного выравнивания струк­туры, в частности устранения разупрочненной прослойки в зоне термического влияния сварки. Последнее может быть достиг­нуто, как уже отмечалось выше, применением печной термиче-

ской обработки всей конструкции, что в большинстве случаев не представляется возможным. Рекомендуемые режимы отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой, приведены в табл. 12.3.

12.3.1. Сварка покрытыми электродами

Для ручной дуговой сварки жаропрочных перлитных сталей используются электроды с основным (фтористо-кальциевым) покрытием, изготовленные на малоуглеродистой сварочной про­волоке с введением легирующих элементов через покрытие. Ос­новной тип покрытия обеспечивает повышенную раскисленность металла шва при малом содержании в нем водорода и неметал­лических дисперсных включений, а также достаточно надежную газовую защиту плавящегося металла от азота воздуха. Это позволяет получить сочетание высоких прочностных и пласти­ческих свойств швов. Однако для электродов с покрытием этого типа характерна повышенная склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги, наличии ржавчины на поверхности свариваемых кромок и небольшом увлажнении покрытия. В связи с этим рекомендуются сварка предельно короткой ду­гой, тщательная очистка свариваемых поверхностей и сушка электрода перед их применением. Электроды малого диаметра (ЦЛ-38, ЦЛ-39), используемые в основном для монтажной сварки труб поверхностей нагрева котлов, отличаются повы­шенной надежностью газовой защиты плавящегося металла, что позволяет обеспечить плотные швы в условиях, когда поддер­живать короткую дугу достаточно сложно.

Для сварки хромомолибденовых сталей 12МХ, 15ХМ и 20ХМЛ используются электроды типа Э-09Х1М (ГОСТ 9467—75) марок ЦУ-2ХМ диаметром 3 мм и более и электроды ЦЛ-38 диаметром 2,5 мм.

Для сварки хромомолибденованадиевых сталей 12Х1М. Ф, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ и 15Х1М1ФЛ —э

msd.com.ua

36. Инструментальные легированные стали перлитного класса. Маркировка, термическая обработка.

Основным требованием для режущего инструмента: высокая твердость, теплостойкость.

Инструментальные материалы подразделяют на три группы. К первой относят легированные стали перлитного класса, которые могут работать только при относительно малой скорости резания (допускают разогрев режущей кромки инструмента не выше 200-260 °С), При более высоких температурах происходят распад низколегированного мартенсита, коагуляция карбидной фазы, снижение твёрдости и быстрое затупление инструмента. По составу это чаше всего заэвтектоидные стали с небольшой добавкой легирующих элементов. Наиболее распространенными являются стали марок 9X1, 9ХС, ХГС, ХВГ и др. (ГОСТ 5950-73). По сравнению с углеродистыми инструментальными названные стали имеют меньшую критическую скорость закалки и поэтому обладают большей прокаливаемостью, могут закаливаться в масле, что уменьшает закалочные деформации.

Термическая обработка этих сталей состоит в неполной закалке с температур выше Ac1 в масло с низким отпуском. После такой обработки они имеют структуру мартенсита с мелкими вкраплениями карбидов. Обеспечивается твёрдость HRC3 62-65.

37. Быстрорежущие стали и их термическая обработка. Маркировка, области применения.

Стали содержат 0,7…1,5 % углерода, до 18 % основного легирующего элемента – вольфрама, до 5 % хрома и молибдена, до 10 % кобальта

Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента, но ухудшает щлифуемость. Кобальт повышает теплостойкость до 650oС и вторичную твердость HRC 67…70.

Микроструктура быстрорежущей стали в литом состоянии имеет эвтектическую структурную составляющую. Для получения оптимальных свойств инструментов из быстрорежущей стали необходимо по возможности устранить структурную неоднородность стали – карбидную ликвацию. Для этого слитки из быстрорежущей стали подвергаются интенсивной пластической деформации (ковке). При этом происходит дробление карбидов эвтектики и достигается более однородное распределение карбидов по сечению заготовки.

Затем проводят отхиг стали при температуре 860…900oС. Структура отожженной быстрорежущей стали – мелкозернистый (сорбитообразный) перлит и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами. При закалке быстрорежущие стали требуют нагрева до очень высоких температур, около 1280oС. Для снижения термических фазовых напряжений нагрев осуществляют ступенчато: замедляют нагрев при температурах 600…650oС и при 850…900oС.

 Охлаждение производится в масле. Структура стали после закалки состоит из легированного, очень тонкодисперсного мартенсита, значительного количества (30…40 %) остаточного аустенита и карбидов вольфрама. Твердость составляет 60…62 HRC. Наличие аустенита остаточного в структуре закаленной стали ухудшает режущие свойства.

Для максимального удаления аустенита остаточного проводят трехкратный отпуск при температуре 560oС. При нагреве под отпуск выше 400oС наблюдается увеличение твердости. Это объясняется тем, что из легированного остаточного аустенита выделяются легированные карбиды. Аустенит при охлаждении от температуры отпуска превращается в мартенсит отпуска, что вызывает прирост твердости. Увеличению твердости содействуют и выделившиеся при температуре отпуска мелкодисперсные карбиды легирующих элементов. Максимальная твердость достигается при температуре отпуска 560oС.

При термической обработке быстрорежущих сталей применяют обработку холодом. После закалки сталь охлаждают до температуры — 80 … — 100oС, после этого проводят однократный отпуск при температуре 560oС для снятия напряжений.

Основными видами режущих инструментов из быстрорежущей стали являются резцы, сверла, долбяки, протяжки, метчики машинные, ножи для резки бумаги. Часто из быстрорежущей стали изготавливают только рабочую часть инструмента.

studfiles.net

Сталь - перлитный класс - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Сталь - перлитный класс

Cтраница 3

Легирование сталей перлитного класса имеет своей целью упрочнение основной фазы а - твердого раствора введением молибдена, который, образуя твердый раствор замещения п железе, повышает энергию кристаллических связей в области наиболее высоких температур, что приводит к повышению жаропрочности стали. Необходимо отметить, однако, что и молибден и углерод в стали обладают высокой диффузионной подвижностью, благодаря чему при длительном воздействии высоких температур эти элементы выделяются из твердого раствора, образуя внекристаллитный карбид молибдена. Кроме того, часть выделившегося из а - раствора углерода вместо образования карбида молибдена выделяется в стали в виде графита. По этой причине, а также благодаря тому, что упрочняющий эффект молибдена в карбиде оказывается значительно ниже такового в а - растворе, происходят разупрочнение и графитизация стали.  [31]

К сталям перлитного класса относятся углеродистые и низколегированные стали. Одной из особенностей структурных изменений в сталях перлитного класса при сварке является возможность получения в зоне влияния структуры мартенсита. Появление мартенсита в зоне термического влияния основного металла крайне нежелательно не только из-за повышенной твердости и уменьшения пластических свойств зоны, но и главным образом из-за возможного образования микроскопических или даже субмикроскопических трещин. Появление хрупкой структуры - мартенсита можно предупредить путем предварительного подогрева детали перед сваркой. Подогрев также рекомендуется при сварке сталей с высоким содержанием углерода.  [32]

К сталям перлитного класса относятся углеродистые и низколе-гированые стали. Одной из особенностей структурных изменений в сталях перлитного класса при сварке является возможность получения в зоне влияния структуры мартенсита. Появление мартенсита в зоне термического влияния основного металла крайне нежелательно не только из-за повышенной твердости и уменьшения пластических свойств зоны, но и главным образом из-за возможного образования микроскопических или даже субмикроскопических трещин.  [33]

К сталям перлитного класса относят конструкционные и инструментальные, к сталям мартенситного и карбидного классов - инструментальные, а ферритного и аустенитного - стали с особыми химическими и физическими свойствами.  [34]

В сталях перлитного класса введение молибдена в небольшом количестве увеличивает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность. Аналогично, но слабее, действует хром ( см. ряс.  [35]

В сталях перлитного класса при нормальном охлаждении получается, как и в обычных углеродистых, структура перлита.  [37]

В сталях перлитного класса введение молибдена в небольшом проценте повышает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность. Аналогично, но слабее действует хром ( см. фиг.  [38]

В сталях перлитного класса введение молибдена в небольшом количестве повышает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность.  [39]

В сталях перлитного класса пведение молибдена в небольшом количестве увеличивает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность.  [40]

Низколегированные термически упрочненные стали перлитного класса отличаются от горячекатаных или нормализованных более высокой ударной вязкостью, пределом текучести и пределом прочности.  [41]

При рассмотрении сталей перлитного класса наиболее удобна классификация, разделяющая их в зависимости от содержания углерода, поскольку этим определяются такие особенности, как деформируемость и свариваемость, твердость мартенсита после закалки, а также уровень магнитных свойств. Содержание углерода определяет и режимы термической обработки, используемые для придания неаустенитным сталям оптимальных свойств: для малоуглеродистых сталей это преимущественно нормализация; для среднеуглеродистых, как правило, улучшение [ закалка с высоким ( 600 - - 700 С) отпуском ]; для высокоуглеродистых ( за исключением быстрорежущих) - закалка с низким ( 150 - 200 С) отпуском.  [42]

Снижение коррозии сталей перлитного класса может быть достигнуто переводом их в пассивное состояние воздействием на состав теплоносителя. Такой водный режим поддерживается в первом контуре ВВЭР.  [43]

При сварке сталей перлитного класса металл шва чаще всего имеет структуру сорбита или сорбитообраз-ного перлита ( фиг. У некоторых сталей этого класса, имеющих значительное содержание углерода и легирующих элементов, находящихся у границы мартенситного класса, возможно появление структуры мартенсита в наплавленном металле.  [44]

При сварке сталей перлитного класса металл шва чаще всего имеет структуру сорбита или сорбитообраз-яого перлита ( фиг. У некоторых сталей этого класса, имеющих значительное содержание углерода и легирующих элементов, находящихся у границы мартенситного класса, возможно появление структуры мартенсита в наплавленном металле.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

1. Стали перлитного класса

Достоинствами перлитных жаропрочных сталей являются: малое содержание легирующих элементов, хорошая теплопро­водность, низкий коэффициент линейного расширения, техноло­гичность и относительно невысокая стоимость поковок.

Общим признаком легирования этой группы сталей является наличие в них 1-3% хрома, 0,5-1,0% молибдена (в качестве главного упрочняющего элемента твердого раствора) и ванадия (в качестве карбидообразователя). В отдельные марки стали вве­дены дополнительные компоненты (например, вольфрам), благо­приятно влияющие на механическую прочность металла при повы­шенных температурах.

Из сталей перлитного класса наиболее жаропрочной является сталь ЭИ415, широко используемая в турбостроении для про­изводства дисков, роторов и других деталей. По показателям жаропрочности эта сталь предназначена для работы при темпе­ратуре до 550 в течение длительного срока (100 000 ч) и при температуре от 550 до 580°С в течение ограниченного времени. Сталь ЭИ415 обладает большой способностью к термическому улучшению и хорошей прокаливаемостью.

Применительно к поковкам дисков с высотой ступицы 300 мм без центрального отверстия механические свойства стали ЭИ415 характеризуются следующими значениями (на тангенциальных образцах): предел текучести = 7078 кГмм2, предел проч­ности в = 8086 кПмм2, относительное удлинение = 1618%, относительное сужение поперечного сечения =5060%, ударная вязкость ан = 810 кГм/см2. Проведенными работами выявлена возможность обработки дисков и на более высокие свой­ства прочности при вполне приемлемых показателях пластич­ности.

Большой опыт производства поковок дисков и других деталей разнообразных форм и размеров из стали ЭИ415 на Невском ма­шиностроительном заводе им. В. И. Ленина (НЗЛ) неизменно под­тверждает ее технологичность при горячей обработке и надежный уровень механических свойств.

Высокие механические свойства и большая их однородность по сечению поковки отмечены также и в крупном роторе с диаметром бочки около 900 мм [1 ]. При = 6065 кГ/мм2 и в =7078 кГ1мм2 показатели пластичности = 1617%, = 5060%, ан = 1012 кГм/см2. Разница в пределах текуче­сти на периферии бочки и в зоне, близкой к центральному отвер­стию диаметром 100-120 мм, составляет около 5%.

В условиях длительного разрыва сталь ЭИ415, обработанная на 65 кГ/мм2, обладает высокой пластичностью. Деформа­ция стали для деталей, рассчитанных на 100 000 ч службы, допу­скается в пределах 1%. Допустимая деформация в состоянии об­работки на 75 кПмм2 в связи с более низкой пластич­ностью ограничивается величиной 0,5%.

Роторная сталь Р2, разработанная лабораторией Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), по совокупности характеристик жаропрочности и стабильности свойств может быть использована для турбинных деталей с рабочими температурами до 535° С. Большими преимуществами этой стали являются от­сутствие склонности к тепловой хрупкости и удовлетворитель­ная пластичность в условиях повышенных температур.

При 20°С сталь Р2 в улучшенном состоянии характеризуется высоким уровнем механических свойств. Серия дисков в количе­стве 6 шт. с высотой ступицы 100 мм показала следующие зна­чения механических свойств: = 80,388,0 кГ/мм2, = 89,897,0 кГ/ мм2, = 15,217,6%; = 46,770,0%; ан = 6,013,7 кГ м/см2.

Крупные поковки роторов из стали Р2 по рекомендации ла­боратории ЛМЗ подвергаются не улучшению, а одинарной или двойной нормализации с последующим высоким отпуском. В таком состоянии поковки роторов имеют следующие показатели меха­нических свойств: = 5055 кГ/мм2, в = 7075 кГ/мм2, = 1518%, = 4060%, ан = 410 кГм/смг. При разрезке ротора диаметром более 800 мм установлена высокая однородность свойств в объеме поковки. В интервале температур 450-550° С предел текучести а0 2 имеет устойчивые значения на уровне 41-45 кГ/мм2.

Удовлетворительная пластичность стали Р2 при испытании на длительный разрыв при температуре 500-550°С допускает деформацию в пределах 1%.

Более высокой жаропрочностью обладает роторная сталь Р2М с повышенным содержанием молибдена (до 0,8 - 1,0%). По данным ЛМЗ, повышение содержания молибдена благо­приятно сказывается на уровне механических свойств при ком­натной температуре и обеспечивает удовлетворительную дефор­мационную способность в условиях длительного разрыва. Сталь Р2М используется для крупных роторов с параметрами пара до 580° С и 240 ата.

Сталь 15Х1М1Ф применяется для поковок фланцев, па­трубков, тройников и других деталей корпусов паровых турбин, работающих при температуре до 565° С. В состоянии после норма­лизации с высоким отпуском поковки фланцев типа дисков высо­той 170 мм имеют (на тангенциальных образцах) следующие зна­чения механических свойств: = 33-36 кГ/мм2, = 5256 кГ/мм2, = 2631 %, =7578%, ан = 1829 кГм/см2. Увеличение высоты поковки до 340 мм приводит к снижению пре­дела текучести до 30-34 кПмм2.

Всесторонние исследования опытных поковок из стали 15Х1М1Ф с механическими испытаниями различных зон, прове­денные лабораторией ЛМЗ, показали достаточную однородность их свойств по сечению.

По данным ЛМЗ, механические свойства поковок в закаленноотпущенном состоянии характеризуются следующим уровнем: = 4050 кГ/мм2, = 5765 кГ/мм2, δ = 2023%, ψ=6570%, ан = 715 кГм/см2.

Рассмотренная группа перлитных жаропрочных сталей имеет весьма благоприятный комплекс технологических свойств, поз­воляющий изготовлять высокоответственные поковки без суще­ственных металлургических затруднений.

studfiles.net

Перлитная структура в стали

Перлитная структура получила свое название от того, что после травленная она имеет под микроскопом перламутровый блеск.

В перлитном интервале превращения аустенита образуется перлитная структура — механическая смесь пластин феррита и цементита. Скорость, с которой формируются зародыши перлитной кристаллизации, зависит от переохлаждения аустенита по отношению в равновесной температуре образования цементита. Это переохлаждение возрастает с понижением температуры. Рост островков перлитной структуры зависит в основном от скорости диффузии атомов углерода и железа. Другими решающими факторами являются степень переохлаждения и выигрыш в свободной энергии при образовании феррита.

Механизмы образования перлитной структуры

Островки перлита растут не только за счет образования новых пластин, но и за счет роста старых пластин во всех направлениях. Карбидные пластины растут быстрее, чем ферритные. Процесс, однако, начинается с образования ферритных зародышей. Механизм формирования перлитной структуры до сих пор до конца не понят. Классический перлит – это множество так называемых перлитных колоний, которые состоят из чередующихся параллельных пластин феррита и цементита (рисунок 1).

Рисунок 1 — Эвтектоидный перлит

Перлитные зародыши возникают преимущественно в дефектных областях кристаллической решетки: на границах зерен, на нерастворимых карбидах или неметаллических включениях.

Межпластиночное расстояние в перлите

Важнейшей характеристикой перлита является расстояние между его пластинами – межпластиночное расстояние (рисунок 2). С уменьшением этого расстояния прочностные свойства стали возрастают.

Рисунок 2  — Межпластиночное расстояние в перлите(темные пластины — цементит, светлые пластины — феррит)

Скорость образования центров кристаллизации цементита и феррита в перлитном интервале температур возрастает со снижением температуры. При этом межпластиночное расстояние уменьшается, а дисперсность структуры возрастает.

У эвтектоидной стали перлитное превращение происходит при ее охлаждении до температуры от 700 до 600 ˚С. В этом случае межпластиночное расстояние составляет 0,5-1,0 мкм.

Распад аустенита в интервале температур от 600 до 500 ˚С обеспечивает межпластиночное расстояние от 0,4 до 0,2 мкм. В этом случае эвтектоид, часто его называют квазиэвтектоид, представляет собой более дисперсную структуру.

Когда аустенит распадается в интервале температур от 600 до 500 ˚С возникает чрезвычайно дисперсная перлитная структура с межпластиночным расстоянием около 0,1 мкм.

Размеры перлитных колоний

Важной характеристикой перлита, которая влияет на свойства сталей, является размер перлитной колонии (рисунок 3). Колония — это группа пластин цементита и феррита, которые совместно, кооперативно росли в аустените  до столкновения с другими колониями.

Рисунок 3 — Перлитные колонии

Уменьшение размера перлитной колонии сопровождается ростом ударной прочности сталей и снижением их хрупкости.

Повышение прочности к хрупкому разрушению перлита достигается путем сфероидизации цементитных пластин. Эта сфероидизация может достигаться путем деформации перлита с последующим нагревом и выдержкой при температуре вблизи точки Ас1. Другой метод, который обеспечивает относительно высокую прочность и пластичность перлита, заключается в деформации перлита во время перлитного превращения. Это приводит к образованию полигональной структуры и сфероидизации цементита.

Абнормальная и нормальная структуры перлита

Эвтектоидное превращение, которое сопровождается не перлитным, а разделенным формированием  фаз, называют абнормальным. В нормальном эвтектоидном превращении феррит и перлит растут кооперативно в виде колоний с регулярным чередованием двух фаз. В случае абнормального превращения грубая смесь феррита и цементита не имеет свойств перлитной структуры. При реальном эвтектоидном превращении механизм превращения может меняться от абнормального к нормальному. Поэтому при быстром охлаждении и соответственно большом переохлаждении аустенита абнормальное превращение может быть полностью подавлено.

Перлитная структура в доэвтектоидной стали

К доэвтектоидным сталям относят стали с содержанием углерода менее 0,8 % углерода. Иначе их называют малоуглеродистыми сталями. В доэвтектоидных сталях при охлаждении ниже температуры А3 в первую очередь образуется избыточный феррит, а затем ниже температуры А1 – перлитная структура. Этот феррит может быть в двух формах: компактные равноосные зерна и ориентированные видманштетные пластины (рисунок 4).

Рисунок 4 — Видманштеттова стуктура в доэвтектоидной стали

Компактные выделения доэвтектоидного феррита возникают преимущественно на границах аустенитных зерен, тогда как видманштетный феррит формируется внутри зерен. Видманштетов феррит наблюдается только в сталях с содержанием углерода менее 0,4 % и крупными аустенитными зернами. Когда размеры аустенитных зерен уменьшаются, доля феррита в форме равноосных зерен увеличивается. Видманштетов феррит образуется в температурном интервале от точки А3 до температуры 600-550 С. С увеличением содержания углерода в стали доля видманштеттова феррита снижается.

Перлитная структура в заэвтектоидной стали

К заэвтектоидным относят сплавы с содержанием углерода от 0,8 до 2,0 %. Часто их называют высокоуглеродистыми сталями. В отличие от доэвтектоидных в заэвтектоидных сталях при их охлаждении первым выделяется не избыточный феррит, а избыточный цементит. Затем в результате уменьшения содержания углерода в аустенита близкой к эвтектоидному и снижения температуры ниже точки А1 происходит формирование перлитной структуры. Таким образом, структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и вторичного цементита (рисунок 5).

Рисунок 5 — Структура заэвтектоидной стали(виден избыточный (вторичный) цементит по границам бывших аустенитных зерен)

Стальные колесные диски

steel-guide.ru

• 
  Стальной лист окрашенный
• 
  Как отполировать сталь на часах
• 
  Максимальное содержание углерода в стали
• 
  Сталь это сплав железа с углеродом с количеством углерода до
• 
  Стали виды и свойства стали
• 
  Нержавеющая сталь а2 и а4 в чем разница
• 
  Характеристики стали
• 
  Профилированный стальной лист
• 
  Труба стальная квадратная сортамент
• 
  Эмали для стали
• 
  Нелегированная сталь это