Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Химических состав некоторых жаропрочных сталей



 

Марка стали Содержание элементов, %
C Si Mn Cr Ni W Nb Другие элементы
08Х16Н9М2 0,08 0,6 1..1,5 15,5..17 8,5...10 W (1,0...1,5)
10Х14Н14В2М 0,10 0,8 0,7 13...15 13...16 3...4 Mo (0,45..0,6)
09Х14Н18ВБР 0,09 0,6 1,5 13...15 18...20 2...2,75 0,9...1,3 B (0,005)
20Х23Н13 0,20 1,0 2,0 22...25 12...15 B (0,25)
20Х25Н20С2 0,20 2,5 1,5 24...27 18...21
10Х15Н35ВТ 0,12 0,6 1,5 14...16 34...38 2,8...3,5 Ti (1,1...1,5)
10Х12Н20Т3Р 0,10 1,0 1,0 10...12 18...21 Ti (2,3...2,8) B (0,5...0,008)

Аустенитные хромоникелевые стали предназначены для изготовления теплоэнергетических, химических и атомных установок, испытывающих совместное действие напряжений, высоких температур и агрессивных сред (лопатки газовых турбин, камеры сгорания, автоклавы, трубопроводы с жидким теплоносителем и т.п.).

Структура хромоникелевых сталей зависит от содержания С, Cr, Ni и скорости охлаждения. Углерод может находиться в твердом растворе (фаза внедрения) или в составе карбидов (карбонитридов) различной степени дисперсности.

Как видно из приведенной диаграммы (рис. 38), для сплава, содержащего 0,1 % С, возможны следующие превращения.

  Рис. 38. Диаграмма состояния Fe–Cr–Ni–C стали 18-8 По достижении температуры, отвечающей точке 1, из жидкого расплава выпадают кристаллы первичного феррита (d–Fe). От точки 2 и ниже начинается выпадение кристаллов легированного аустенита, имеющего ГЦК-решетку g–Fe. При температуре, отвечающей точке 3, произойдет превращение d–g и сталь получит аустенитную структуру.

Далее в условиях медленного охлаждения при Т~900°С (точка 4) из аустенита начнут выделятся по границам зерен карбиды хрома, так как уменьшается их предельная растворимость в аустените (линия ESP). Поэтому ниже точки 5 (линия SK), вследствие уменьшения стабильности аустенита, будет выделяться и вторичным ферритом (g–a).



Сталь приобретает аустенитную структуру с расположенными по границам зерен вторичными карбидами и вторичным ферритом, упрочняющими металл.

При быстром охлаждении (закалке) с температур выше SE (точка 4) распад твердого раствора не успевает произойти и аустенит фиксируется в перенасыщенном неустойчивом состоянии, в металле фиксируется однородная аустенитная структура без карбидных внедрений и даже без внедрений вторичного феррита.

В таких случаях металл приобретает наиболее ценные свойства. Так, после закалки на аустенит от 1100-1150 °С стали характеризуются следующими свойствами:

· для сталей типа 18-10 – sт > 200 МПа; sв > 550 МПа; d > 45 %; y > 55 %;

· для сталей типа 25-20 – sт > 300 МПа; sв > 600 МПа; d > 33 %; y > 50 %.

Ударная вязкость хромоникелевых сталей составляет 2,8...3,2 МДж/м2 при твердости металла не более НВ 160...170.

Химический состав Cr-Ni сталей оказывает решающее влияние на структуру металла шва (рис. 39).

  Рис. 39. Псевдобинарная диаграмма Fe–Ni–C при Fe = 75 % В стабильно-аустенитных сталях с соотношением Cr/Ni < 1,12 кристаллизация протекает путем выделения из жидкости g–твердого раствора до полного исчезновения жидкой фазы. При Crэ/Niэ < 1,3 в интервале Тл – Тс происходит последовательное выделение из жидкости двух твердых фаз: аустенита и междендридного эвтектического феррита, который образуется из последних порций жидкой фазы, обогащенных Сг и Ni по ликвационному механизму.

В условиях ускоренного охлаждения при сварке швы состоят из крупнокристаллической матрицы с остаточным ферритом в виде прерывающих выделений по границам дендритных ячеек.



Несмотря на наличие этого феррита, стали указанных составов претерпевают по существу однофазную кристаллизацию, что приводит к формированию крупных кристаллов со слабо развитыми осями второго порядка и со значительно развитой ликвацией.

Наиболее крупное кристаллическое строение имеет центр шва, куда в результате конкурентного роста вклинивается и прорастает ограниченное число кристаллитов.

При Crэ/Niэ > 1,3 наблюдаются принципиальные изменения в формировании шва.

Ведущей фазой при кристаллизации в этих сталях является феррит. Из него формируется осевая часть дендритных ячеек, где в результате ликвации меньше Ni. Этот феррит называется вермикулярным, т.е. преобладающим. Остальная часть жидкости образует g–твердый раствор.

В результате совместной кристаллизации феррита и аустенита образуются ячейки с весьма развитой дендритной формой и высокой дисперсностью. Кроме того, в междендритных пространствах, обогащенных Сг, образуется эвтектический феррит.

После замедленного охлаждения в швах этого состава сохраняется 5...6 % остаточного феррита. Остальной феррит преобразуется в аустенит в твердофазном состоянии. Такой шов приобретает однофазную структуру после аустенизации.

Наряду со структурным составом важным параметром строения шва является схема его кристаллизации. Сварка с большими скоростями приводит к образованию неблагоприятно высокого угла встречи между двумя растущими кристаллами, а сварка с малыми скоростями – к возникновению осевого кристалла, стыкующегося с двух сторон с двумя фронтами кристаллитов под большим углом.



Значительная разориентировка между осевыми и боковыми кристаллами увеличивает ликвацию по границам и плотность ростовых дислокаций. Наиболее благоприятная схема кристаллизации с изгибом кристаллов, при котором угол срастания кристаллов в центре шва близок к нулю.

В условиях многослойной сварки крупные кристаллы предшествующего слоя служат плоскими зародышами для последующего слоя, что приводит к транскристаллитному строению швов.

В зоне термического влияния стабильно-аустенитных сталей происходят следующие необратимые изменения:

– расплавление сегрегатов и неметаллических включений вдоль строчечных выделений с последующим образованием легкоплавкой карбидной эвтектики и трещин надрывом по периферии шва;

– образование d–Fe;

– коагуляция и растворение избыточных упрочняющих фаз;

– рост зерен в зоне нагрева выше 1000 °С, что приводит к разнозернистости и разупрочнению металла. Особенно неравномерно растет зерно в гомогенных сталях, находящихся перед сваркой в состоянии наклепа на 5...15 %.


Просмотров 361

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!