ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 2
составляющей в структуре металла. Представляется це лесообразным ограничить ннжний предел содержания углерода в стали (0,12—0,20%), а также выплавлять ее с повышенным содержанием азота, что, по данным рабо ты [147], благотворно сказывается также на жаропроч ности изделий.
11. Сталь 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654)
Эта марка стали отличается хорошим сочетанием ме ханических и коррозионных свойств. Легирование крем нием приводит к заметному упрочнению твердого рас твора как аустенитной, так и ферритной составляющей
двухфазных сталей. |
Согласно данным |
Т. |
А. Жадан |
и А. А. Бабакова [15, |
с. 82], введение 4% |
Si |
в малоуг |
леродистую чисто аустенитную сталь типа 0Х20Н20 при
вело к повышению |
предела текучести у-фазы до |
320 МН/м2 (32 кгс/мм2). |
Дальнейшее увеличение проч |
ностных свойств достигается за счет наличия в аустенит ной матрице карбидов и 5-феррита. Как видно из дан ных, приведенных на рис. 45, наблюдается четкая корре ляция между механическими свойствами и количеством ферритной фазы в стали.
Необходимо отметить, что указанная в ЧМТУ 1-492—68 норма предела текучести тонколистовой стали ао,25£ 350 МН/м2 (35 кгс/мм2) не совсем правильно отра жает реальные свойства металла в состоянии поставки. На самом деле, по результатам статистических данных, значение сгол, как правило, колеблется в пределах 510—
630 |
МН/м2 |
(51—63 кгс/мм2) при |
среднем |
значении |
|||
570 |
(57) МН/м2 (кгс/мм2) : |
|
|
|
|||
ст02, МН/м2 |
|
|
|
|
|
||
(кгс/мм2) • |
350-450 |
451-510 |
511—570 |
571-630 |
>631(63,1) |
||
Число слу |
(35-45) |
(45,1-51,0) |
(51,1-57,0) (57,1-63) |
|
|||
8 |
21 |
345 |
205 |
22 |
|||
чаев ............. |
|||||||
При этом повышение температуры закалки в преде лах 1050—1200° С практически не сказывается на меха нических свойствах стали, так как некоторое разупрочне ние за счет растворения карбидов компенсируется повы шением прочности и текучести вследствие увеличения ко личества 6-феррита.
Упрочнение и охрупчивание стали при отпуске в ин тервале 600—850° С обусловлено образованием а-фазы,
167
а при 450—550° С — дисперсионным твердением и рас слоением твердого раствора железохромистого феррита.
Легирование кремнием ускоряет процесс образова ния 0-фазы. Как показали результаты исследования ки нетики сигматизации, уже пятиминутная выдержка за каленной стали при 800° С приводит к резкому снижению пластичности (рис. 54). Одновременно происходит и за-
Рис. 54. Влияние температу ры нагрева (а) и времени выдержки при 800° С (б) на свойства стали 15X18H12C4TIO (ЭИ654)
|
О I -$ |
6 |
8 10 |
Тенпература нагрева °С |
время отпуска |
||
|
при 800°С, мин |
||
метное уменьшение величины |
магнитного |
насыщения |
|
охрупченных образцов. |
|
|
|
Результаты фазового анализа анодных осадков, выде |
|||
ленных из охрупченных (750°, |
4 ч) образцов |
опытных |
|
плавок (табл. 30), свидетельствуют о том, что количест во образующейся ц-фазы. составляет примерно половину от количества б-феррита в плавке после закалки с 1000° С. Содержание кремния в a-фазе приблизительно равно его содержанию в стали
На рис. 55 представлены данные о влиянии темпе ратуры закалки на фазовый состав металла 26 опытных плавок стали Х18Н12С4ТЮ, выплавленных с различным соотношением аустеиито- и ферритообразующих элемен тов. Как видно из приведенных данных, наиболее зна чительный рост количества б-феррита для всех плавок наблюдается при повышении температуры нагрева свы ше 1100°С.1
1 Фазовый анализ проведен iT. Н. Чесноковой.
168
Т а б л и ц а 30
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ о -фазы, ВЫДЕЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ИЗ СТАЛИ ЭИ654
П лавка
С о д е р ж а |
|
|
|
С одерж ание элементов, |
% |
к осадку |
|
ние 6 -ф ер |
Выход |
|
|
|
|
||
рита ( з а |
|
|
|
|
|||
фазы , |
% |
Fe |
Сг |
Si |
|
||
калка |
Ni |
||||||
|
|
||||||
с 1000° С) |
|
|
|
|
|
|
|
А |
22—25 |
10,3— 12,5 |
47,3—48,7 |
40—40,2 |
3 ,4 -4 ,8 |
7,0—7,8 |
|
Б |
5—6 |
2,3—2,8 |
44,1—46,4 |
42,5—44,8 |
3,0—4,95 |
6,4 |
—6,9 |
В |
40—45 |
20,5—22,1 |
4 6 ,2 -4 7 ,4 |
40,3—41,5 |
3 ,3 -3 ,8 |
8,6 |
—9,4 |
Рис. 55. Фазовый состав ста ли ЭИ654 с различным соот ношением феррнто- п аустенитообразующнх после за калки (температура — цифры у кривых)
£гзкв / зк1
Т а б л и ц а |
31- |
в л и я н и е |
ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА (ВЫДЕРЖКА 1 ч) |
НА СВОЙСТВА СТАЛИ Х18Ш2С4ТЮ, |
ДЕФОРМИРОВАННОЙ ПРИ —196° С |
||||
Температура |
|
б, % |
Твердость |
р, (Ом-мм!)/м |
|
отпуска, °С |
МН/м2(кгс/мм2) |
HV |
|||
|
|||||
20 |
1450(145) |
10,8 |
445 |
1,221 |
|
200 |
1540(154) |
8,5 |
472 |
1,198 |
|
300 |
1720(172) |
6,0 |
497 |
1,187 |
|
400 |
1960(196) |
5,0 |
594 |
1,140 |
|
450 |
2220(222) |
4,0 |
’ 650 |
1,126 |
|
500 |
2040(204) |
4,5 |
598 |
1,123 |
|
550 |
1750(175) |
8,5 |
538 |
1,115 |
|
600 |
1320(132) |
12,0 |
448 |
1,083 |
|
12—876 |
169 |
Как показали Д. А. Прокошкин и А. Г. Галов [8, с. 218—221], холодная деформация этой стали при минусовых температурах приводит к заметному развитию -у-»-М.-превращения, причем количество образовавшегося мартенсита и предел прочности пропорциональны степе ни обжатия и температуре охлаждения (рис. 56).
н ; / о
ВО
40
20
О
4%
50
40
30
20
10
О
О |
10 |
•20 |
30 |
|
Степень деформации,% |
||
Рнс. 5G. Влияние температуры (цифры у кривых) и степени деформации на свойства и количество мартенсита М в стали ЭИ654
Последующее старение иагартованной стали с мар тенситной структурой при 450° С обеспечивает получение весьма высокой твердости и прочности. При дальнейшем повышении температуры отпуска прочностные свойства понижаются, что, по-видимому, обусловлено, частичным
М -^упРевРаЩением и коагуляцией частиц интерметаллидных фаз (табл. 31).
Следует отметить, что коррозионные свойства стали в высокопрочном состаренном состоянии находятся на том же уровне, что и у неупрочненной стали, что позво ляет успешно использовать ее для ответственных из делий.
170
12. Стали Х32Н8 (ЭП263) и 0Х32Н8 (ЭП535)
Эти марки стали имеют высокую коррозионную стой-
'кость в ряде окислительных сред и могут быть подвер гнуты существенному упрочнению за счет расслоения
(475-градусная |
хрупкость) и сигматпзацип. |
листа |
|||
Сталь |
марки |
ЭП535 |
освоена |
в виде сорта, |
|
и ленты, |
тогда |
как сталь |
ЭП263 |
поставляется |
в виде |
сварочной проволоки. Последняя отличается от стали марки ЭП535 (см. табл. 19) более высоким содержанием углерода и никеля (^0,1% С, 7—9% Ni) и несколько
меньшим содержанием хрома |
(30—33%),"что обеспечи |
|
вает повышенное количество |
аустенита |
по сравнению |
с ЭП535 во всем интервале температур. |
выплавки (ВД, |
|
Применение специальных |
методов |
|
ВИ) позволяет повысить технологическую пластичность высокохромнстой стали в процессе металлургического передела и обеспечить лучшее качество поверхности листа, ленты и проволоки. Результаты исследования
влияния режимов термической |
обработки на |
струк |
туру и свойства металла ряда |
промышленных |
плавок |
(химический состав приведен в табл. 32), свидетельству
ют о достаточно |
высокой |
скорости |
процесса |
распада |
|||
6-феррита при высокотемпературном |
отпуске. |
Практи- |
|||||
Т а б л и д а |
32 |
|
|
|
|
|
|
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (%) ИССЛЕДУЕМЫХ ПЛАВОК |
|
|
|||||
Номер |
С |
Si |
Мп |
S |
Р |
Сг |
Ni |
плавки |
|||||||
1-вд |
0,03 |
0,26 |
0,20 |
0,020 |
0,008 |
32,60 |
7,25 |
2-ВИ |
0,03 |
0,33 |
0,33 |
0,017 |
0,014 |
32,83 |
7,40 |
3-ВИ |
0,03 |
0,36 |
0,38 |
0,015 |
0,014 |
32,67 |
7,48 |
4-ЭД |
0,06 |
0,48 |
0,49 |
0,010 |
0,020 |
31,03 |
8,03 |
чески полная сигматнзация, сопровождающаяся резким повышением твердости (вплоть до HRC-55) и пониже нием ударной вязкости и числа гибов до нулевых зна чений (табл. 33), наблюдается после 4 ч отпуска при 700° С (температура, соответствующая максимальной скорости распада). Интересно отметить, что при образо вании a-фазы термоэ. д. с. в паре с медным электродом меняет знак и, следовательно, может служить в качестве одного из показателей процесса распада 6-феррита.
12* |
171 |
Т а б л и ц а 33
МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 0Х32Н8 ПОСЛЕ ОТПУСКА (ПЛАВКА 1)*
Температура |
Время |
<1я+ Т(Гс) |
Твердость |
отпуска, °С |
отпуска, |
HRC |
|
|
ч |
|
|
20 |
|
0,627(6270) |
19 |
600 |
0,25 |
0,625(6250) |
19 |
|
0,50 |
0,622(6220) |
20 |
|
1,00 |
0,612(6120) |
20 |
|
1,50 |
0,615(6150) |
21 |
|
2,00 |
0,613(6130) |
21 |
|
4,00 |
0,545(5450) |
22 |
|
6,00 |
0,295(2950) |
24 |
650 |
0,25 |
0,623(6230) |
19 |
|
0,50 |
0,62(6200) |
20 |
|
1,00 |
0,592(5920) |
18 |
|
1,50 |
0,545(5450) |
22 |
|
2,00 |
0,500(5000) |
32 |
|
4,00 |
0,017(170) |
53 |
|
6,00 |
0,012(120) |
54 |
700 |
0,25 |
0,586(5860) |
21 |
|
0,50 |
0,557(5570) |
20 |
|
1,00 |
0,410(4100) |
38 |
|
1,50 |
0,114(1140) |
49 |
|
2,00 |
0,055(550) |
52 |
|
4,00 |
0,009(90) |
55 |
|
6,00 |
0,007(70) |
55 |
750 |
0,25 |
0,609(6090) |
19 |
|
0,50 |
0,59(5900) |
20 |
|
1,00 |
0,495(4950) |
32 |
|
1,50 |
0,21(2100) |
47 |
|
2,00 |
0,087(870) |
50 |
|
4,00 |
. 0,029(290) |
54 |
|
6,00 |
0,013(130) |
54 |
Т.э.д.с, Число условные r n d O D
единицы
+ 9 |
10—11 |
+ 9 |
11—11 |
~\~ю |
10— 11 |
+ 10 |
10— 11 |
+ 9 |
11—11 |
10 |
10—11 |
+ 9 |
8—9 |
+ 2 |
0,5— 1 |
+ 9 |
11— 11 |
-f-8 |
11— 12 |
+ 9 |
11— 11 |
—2 |
0,5— 1 |
—4 |
0,5—0,5 |
—27 |
0 |
—34 |
0 |
+ 8 |
10,5— 11 |
+ 7 |
11—11 |
—2 |
0,5— 1 |
—24 |
0 |
—29 |
0 |
—0
—0
+ 7 |
11— 12 |
|
~Ьб |
11— |
11 |
—2 |
0,5— |
1 |
—20 |
0,5—0,5 |
|
—29 |
0 |
|
—0
----0
* Исходное состояние — закалка с 1000° С.
172
Определение энергии активации этого процесса, про изводившееся при помощи уравнения Аррениуса
п _ 4,576 (Ig T x — lg T a)
■J_
|
|
Т г ~ т 2 |
|
|
по времени полураспада |
ту и Тг |
6-феррита при |
||
600, |
650 и 700° С, |
дало величину Q^:105 кДж/г-атом |
||
(24,6 |
ккал/г-атом) |
[34]. |
Аустенит в |
сталях ЭП263 |
и ЭП535 весьма стабилен и не склонен к распаду под влиянием холодной пластической деформации, о чем
свидетельствует неизменность |
величины |
магнитного |
||||
насыщения (табл. 34). |
|
|
|
|
||
Таблица 34 |
|
|
|
|
||
В Л И Я Н И Е С Т Е П Е Н И О Б Ж А Т И Я |
|
|
|
|||
Н А С В О Й С Т В А С Т А Л И 0Х 32Н 8 (П Л А В К А 2) |
|
|
|
|||
|
% |
< Т а ,2 , |
МН/ма(кгс/мма) |
б , . . % |
4я/5 , Т(Гс) |
|
Е , |
МН/м2(кгс/мма) |
|
||||
0* |
|
680(68) |
820(82) |
|
20 |
0,735(7350) |
ю |
|
800(80) |
920(92) |
|
13 |
0,735(7350) |
20 |
|
900(90) |
1000(100) |
|
8 |
0,74(7400) |
30 |
|
980(98) |
1060(106) |
|
7 |
0,73(7300) |
40 |
|
1060(106) |
1120(112) |
|
6,5 |
0,74(7400) |
50 |
|
1120(112) |
1180(118) |
|
6,5 |
0,73(7300) |
65 |
|
1200(120) |
1240(124) |
|
6 |
0,74(7400) |
* |
И с х о д н о е со с т о я н и е — за к а л к а с 1000° С . |
|
|
|
||
Как |
было показано на рис. |
19, |
увеличение степени |
|||
обжатия при холодной прокатке уменьшает инкубацион ный период образования зародышей cr-фазы вследствие увеличения диффузионной подвижности атомов хрома в деформированной матрице.
Изучение влияния температуры нагрева на структу ру и свойства стали типа Х32Н8 показало, что оптималь ным режимом смягчающей термообработки является закалка от 950—1000° С. При более высоком нагреве на блюдается увеличение количества 8-феррита и рост зер на, что приводит к уменьшению пластичности металла
(табл. 35).
Данные о структурных превращениях при распаде
173