Файл: Шведов Л.И. Хромоникельалюминиевая жаростойкая сталь.pdf

Скачать файл (7,26Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.06.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Механические свойства стали в деформированном со стоянии в зависимости от температуры при кратковре менных и длительных испытаниях следующие:

t, сс	св, кгс/ммг	б, %	%	^0,2/100 ’ кгс/ммг <Т\|юо, кгс/лг.и2
700	43,6	5,8	11,5	_	16
800	29,8	5,7	П,1	4,2	8
900	18,5	4,2	8,3	2,1	4
1000	15,0	—	—	—	—

Результаты испытаний жаростойкости стали ЗХ15Н13ЮЗ

втечение 200, 500 и 1000 ч при различных температурах

вг/мм2-ч и ударной вязкости после старения в течение

500 и 1000 ч в кгсм/см2 показали следующие значения:

В р е м я в ы д е р ж к и
в п е ч и , ч	G00		700		800		000	1000
200	б!,,	ан	АР	ан	АР	аи	АР	АР
200			0,00095	— 0,0023		— 0,09		0,147
500	6,2	3,8	0,0018	3,6	0,017	1,8	0,071	0,156
1000	6,1	—	0,0019	1,8	0,0104	1,5	0,042	0,203

В исходном закаленном состоянии у деформированных образцов аи = 7,5. Жаростойкость стали в деформирован ном состоянии несколько выше, чем в литом, а ударная вязкость после 1000-часовой выдержки при 800 °С не сколько ниже.

Г л а в а V

ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ ЗХ15Н13ЮЗ

1. Применение и производственные испытания стали

Сталь ЗХ15ГПЗЮЗ может найти применение в раз личных отраслях машиностроительной и металлургиче ской промышленности в качестве недорогого жаростой кого материала с высокими характеристиками свойств. Она может использоваться как в литом, так и в дефор мированном состоянии для изготовления различных тер мических агрегатов, работающих при температуре до 1000—1050°С с многократным резким охлаждением. На МТЗ была проведена работа по освоению процесса плав ки новой стали ЗХ15ШЗЮЗ в производственных услови ях и получению из нее фасонного литья, уточнению хи мического состава с учетом плавки в кислой печи и использования заводской шихты и широкому исследова нию технологических и эксплуатационных свойств.

Из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ отливалась вся номенклатура деталей термических печей вместо стали ЗХ25Н19С2Л (более 80 наименований). С целью унификации применя емых на заводе марок жароупорных сталей отливались также экспериментальные партии деталей пз стали ЗХ15Н13ЮЗЛ вместо стали ЗХ18Н11СЛ и ЗХ18Н25С2Л.

При проведении производственных испытаний стави лась задача определить стойкость изделий из новой ста ли в наиболее тяжелых условиях работы термических печей: нормализации, закалки с охлаждением в воде и масле, высокотемпературной газовой цементации с по следующей закалкой, нитроцементации с закалкой и отпуском и др.

Для постоянного контроля за процессом производст венных испытаний был выделен ряд деталей печного обо рудования с наиболее'тяжелыми условиями работы (вы сокая температура, науглероживающая среда, резкие

термические удары,	большие	механические нагрузки
и ир.). Термические	агрегаты,	ход производственных

испытаний на которых контролировался, целиком ком плектовались опытными партиями деталей: из новой ста ли и стали ЗХ25Н19С2Л (или ЗХ18Н11СЛ, ЗХ18Н25С2Л) по возможности в равном количестве. Каждая партия де талей имела свою отличительную метку. Контроль осу ществлялся периодически, через каждые две-три недели в течение всего процесса испытаний. По мере выхода из строя деталей печи доукомплектовывались. Испытания проводились на крупных партиях в течение длительного времени (от нескольких месяцев до 2—3 лет). /Детали из опытной стали испытывались в различных цехах завода (термическом, кузнечно-прессовом, сталелитейном и др.) на действующих термических агрегатах в условиях массового производства под строгим контролем. Номен клатура опытных деталей, нх характеристика и режимы работы термических агрегатов приведены в табл. 13, эскизы некоторых наиболее характерных деталей — на рис. 24.

Из таблицы и рисунка видно, что испытания стали в основном производились в качестве материала поддо нов проходных непрерывно действующих термических печей. Поддоны являются основными деталями печей. На них нагружаются обрабатываемые детали значитель ного веса (в ряде случаев вес погруженных деталей пре вышает 1 т), и они вместе с этими деталями по направля ющим роликам проталкиваются через печь, поступают на закалку в водяную п масляную ванну, затем идут на отпуск пли другие операции. После окончания режима термообработки поддоны вновь поступают на загрузку, и цикл повторяется. Продолжительность цикла термооб работки деталей в среднем составляет около 3 ч. Решет ки и оправки работают в цементационных шахтных печах. Цикл термообработки в них более продолжителен

(18	ч), но и температура также более высокая (до
950	°С). От стойкости поддонов, решеток и оправок зави

сит надежность работы термических печей. Обычно срок службы их ниже, чем у других деталей. Как видно из таб лицы, при круглосуточной работе он составляет несколь ко месяцев, а таких деталей, как, например, реторты (рис. 24),— 1 год и более. Быстрый выход из строя поддонов, решеток и оправок возможен главным обра-

	Детали		термических печгй,		на	которых	производили
				В е с ,
Д е т а л ь		Н о м е р д е т а л и		кг		А г р е г а т
Роликовый	поддон		112671	47	Двухрядная толкательная
						печь
Поддон			5215-178	60	Однородный		закалочно-
						отпускной	агрегат
Поддон для деталей			6-756	30	То	же
с вытянутой осью
Оправка		ТБ-49-00-01		20	Цементационная			печь
						Ц-105
Решетка		ТБ-48-00-02		50	То	же
Поддон		11161202А			Нормализационная				меха
						низированная печь
			220-1 а	40	Закалочно-отпускной
						агрегат Т-140
			6-2077	40	Безмуфельный			нитроце-
						ментационный агрегат
			5215-150	100	Нормализационная				печь
зом вследствие их			растрескивания		и	коробления.			Рас
трескивание происходит при быстрых теплосменах									(тер
мических	ударах)		во время	закалки обрабатываемых

деталей и последующих нагревов, а коробление — вслед ствие ползучести металла при высоких температурах под действием значительных напряжений, возникающих от веса нагруженных деталей.

Процесс окалинообразования, протекающий во время работы деталей при высоких температурах, для разра-

						Т а б л и ц а		13
сравнительные испытания сталей, и режим их работы
					С р о к с л у ж б ы , м е с я ц ы
8					3X 2 5 H 19С 2Л		ЗХ 1 5 Н 1 3 Ю З
£-		Р е ж и м р а б о т ы
И	6-
оКл и че	'
оКл и че	гар е г а					ч е с к и й	ч е с к и й
					н о р м а т и в н ы й	ф а к т и	ф а к т и
					н о р м а т и в н ы й
128		Закалка с 880+10 °С в		воде,	3	3,1	3,4
		отпуск 610 + 20 °С
36		Закалка с 860 + 20 °С в		воде,	—	1,3	2,0
		отпуск 580 + 20 °С
34		То же			2	3,0	6,0
	1	Цементация 940±10°С ,			4	3	Болес 4
		закалка с 850+10 °С в
		масле, отпуск	560 + 20° С,
		продолжительность		цикла
		18 ч
		То же			4	1 5а	4,0
		То же			4	СД С	4,0
58		Нормализация при	960 + 20 °С		3	3	3,5
28		Закалка с 850 + 20 °С в масле,			3	2,5	3
		отпуск 650 °С и охлаждение
		в воде
44		Температура по зонам,		°С:	6 (для стали		Более	9
		/ —830; / / —/ / / —870;		IV—	ЗХ18Н25С2)
		850; V—840+10. Закалка с
		840 °С в масле, отпуск
		170 °С
		Нормализация 930 + 20 °С			4	—	—

ботанных и упомянутых выше жаростойких сталей ЗХ25Н19С2 и ЗХ18Н11С хотя и играет определенную роль, но не является главным в определении их срока службы в указанных в таблице агрегатах. Это положе ние подтверждается стойкостью деталей, работающих в одних и тех же печах при одинаковой температуре, под верженных резким теплосменам и не испытывающим значительных температурных колебаний. Так, например, решетки цементационных печей, периодически резко ох-

ЭЗ

лаждаемые в масляной ванне, вместе с закаливаемыми деталями служат до растрескивания, выводящего их из дальнейшей эксплуатации, не более 3 месяцев при круг лосуточной работе. Реторты же этих печей, несмотря на то что их рабочая температура в среднем даже несколь ко выше, чем решеток, служат до 1 года. При резких теплосменах в деталях термических печей возникают большие термические напряжения, превышающие пре дел прочности материала, из которого они изготовлены. Под действием этих напряжений возникают микро- и макротрещины, растущие от цикла к циклу и приводя щие к разрушению деталей, как правило, по термиче ским узлам.

На рис. 25 показаны поддоны различных термических печей, вышедшие из строя после длительной эксплуата ции в условиях резких теплосмен. Причинами выхода из строя поддона 220-1а закалочно-отпускного агрегата, как видно из рис. 25, а, являются образование трещин в

термических узлах и коробление	(прогиб под нагруз
кой). Три небольших углубления,	видных на передней
стенке поддона,— место подвода	питателей литниковой

системы. Слишком массивные направляющие, в которых

при кристаллизации		образуется		усадочная рыхлота и
утяжпны, прежде всего			подвергаются трещинообразо-
ванию. В местах подвода			питателей также образуются
усадочные раковины и рыхлота,				а подвод их в зоне дей-
Л А
----
п г г т л п г т	□ □
ПГ 1 1 1! 1П	□	□
□1 II II ]□	□	□ 4J
п г т п п п	□	□
□1 1..1 11_Ю	□	□
□ г т т п п п	□	□
□1 1 1 1ПЮ	□	□
□ U ...1JU D	п	п