Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

и отпуска при 660° С для стали 25Х1МФ (при надрезе глубиной около 1 мм с углом 60° и радиусом в основании 0,1 мм на цилин­ дрическом образце 0 8 мм и длиной рабочей части 80 мм) больше единицы. Пластичность стали при длительном разрыве в резуль­ тате такой термической обработки значительно выше, чем после нормализации с 1000° С и отпуска при 650° С и после закалки с 950° С и отпуска при 620° С.

Для крепежных сталей важное значение имеет коэффициент линейного расширения. Следует стремиться, чтобы он был близок к коэффициенту линейного расширения металла фланцев, для которых предназначаются крепежные детали. То же относится и к характеристикам теплопроводности. Для стали 25Х1МФ соответствующие данные приведены в табл. 62.

62.Изменение физических свойств стали 25Х1МФ *

взависимости от температуры

* Плотность 7,85 г/см3.

Недостатком стали 25Х1МФ является ее чувствительность к тепловой хрупкости. По данным проведенных исследований после выдержки без нагрузки при температуре 500° С в течение 6000 ч ударная вязкость закаленной и отпущенной стали при

-5-48 кгс/мм2, а при испытании на усталость надрезанных образ­ цов было получено значение предела выносливости, равное 21—

31кгс/мм2.

А.В. Станюкович отмечает, что наличие крупнозернистой структуры в стали 25Х1МФ, как и во многих других перлитных сталях, может явиться причиной понижения ударной вязкости, высокой чувствительности к надрезу при комнатной температуре и появления резко выраженной склонности к хрупким разруше­ ниям при высоких температурах.

Сталь 25Х2М1Ф (ЭИ723). Для крепежных деталей паровых турбин, работающих при температурах до 520—535° С, в течение многих лет используется сталь 25Х2М1Ф перлитного класса, более высоколегированная хромом, молибденом и ванадием, чем

сталь 25Х2МФА, и обладающая более высокими характеристиками жаропрочности и релаксационной стойкости. Химический состав (в %) стали 25Х2М1Ф (ГОСТ 10500—63) следующий:

*=* 700° С; Аг3 «=< 790° С. Рекомендуемая техническими условиями термическая обработка стали 25Х2М1Ф состоит из двойной норма­ лизации (последовательно с 1030— 1050 и 950—970° С) и отпуска при 680—720° С с охлаждением на воздухе. Как показали иссле­ дования Т. И. Волковой, 3. Н. Петропавловской п В. 3. Цейтлина, выполненные на материале полупромышленной и промышленной плавок сталей 25Х2М1Ф, выплавленных в основных электродуговых печах, двойная нормализация и отпуск обеспечивают более благоприятные характеристики, чем однократная нормализация

соднократным же или двойным отпуском.

Втабл. 63 приведены, для сравнения, результаты испытаний при 525° С релаксационной стойкости стали 25Х2М1Ф после различных режимов термообработки. Испытания проведены по методу, предложенному И. А. Одингом, на кольцевых образцах при трех значениях начальных напряжений. Испытания про­ должались в течение 3000—4000 ч; результаты были экстраполи­

рованы до 10 000 ч.

63. Результаты испытаний релаксационной стойкости стали 25Х2М1Ф

Рассматривая данные табл. 63, видим, что релаксационная стойкость при нормализации с двойным отпуском выше, чем при двукратной нормализации с одинарным отпуском. Однако пла­

242

стичность при длительном разрыве оказывается наиболее высокой при последнем варианте термообработки, который обычно и реко­ мендуют. Технические условия предусматривают для стали 25Х2М1Ф после двойной нормализации и отпуска следующие

дующие: предел ползучести (деформация 1%) равен 7 кгс/мм2; предел длительной прочности примерно равен 14 кгс/мм2.

Были предприняты попытки применения крепежных деталей из стали 25Х2М1Ф для работы при температурах выше 535—540° С. Эксплуатация показала, однако, что релаксационная стойкость стали оказалась при этом недостаточной: наблюдалось охрупчи­ вание стали, вынужденное частое подтягивание шпилек и болтов приводило к их повреждениям, развивавшимся, как правило, вблизи первого витка резьбы. Такое поведение стали при темпе­ ратурах выше 540° С объясняется главным образом существенными различиями характеристик (табл. 64) ее кратковременной проч­ ности, длительной прочности и пластичности, релаксационной стойкости и коэффициента К чувствительности к надрезу при

Сталь 25Х2М1Ф чувствительна к отклонениям от установлен­ ного технологического процесса выплавки, термической обработки и пр. По данным П. А. Антикайна, отдельные плавки дают зна­ чительный разброс характеристик длительной прочности даже в тех случаях, когда образцы взяты из одного прутка и близки по твердости.

Сталь 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182). Для крепежных деталей, пред­ назначаемых к эксплуатации при температурах до 560—580° С, разработана сталь 20Х1М1Ф1ТР, содержащая кроме хрома, молибдена и ванадия (как описанные выше стали 25Х1МФ и 25Х2М1Ф) еще титан и бор. Цель дополнительного легирования

/

этими элементами заключалась главным образом в измельчении зерна и упрочнении границ зерен стали. Химический состав (в %) стали 20Х1М1Ф1ТР следующий:

была выбрана сталь 20Х1М1Ф1 (ЭИ909), которая при многих достоинствах чувствительна к надрезам и при наличии их склонна к преждевременному разрушению. Введение бора и титана спо­ собствовало устранению этих недостатков.

Критические точки стали 20Х1М1Ф1ТР: Асг ^ 800 4-830° С, Ас3 с« 890 -г-9300 С. Л. Я- Либерман и М. Н. Соколова исследовали влияние температуры закалки в интервале 980—1050° С и отпуска при 600—740° С на механические свойства стали 20Х1М1Ф1ТР и пришли к выводу, что наилучшее сочетание ее свойств дости­ гается при закалке с 980— 1000° С в масле и отпуске при 680— 720° С с выдержкой при этой температуре, обеспечивающей полу­ чение предела текучести 70—80 кгс/мм2, и охлаждением на воз­ духе. С некоторым уточнением температуры закалки (970—990° С) такой режим термообработки рекомендован для этой стали тех­ ническими условиями на сталь для крепежных деталей энерго­ установок.'

Сталь обладает хорошей прокаливаемостью в сечениях, обычно используемых при изготовлении крепежных деталей. При терми­ ческой обработке стали 20Х1М1Ф1ТР, предназначаемой для изго­ товления гаек, температуру отпуска повышают по сравнению с указанной для болтов и шпилек на 15—30° С. Гайки к шпилькам и болтам из стали 20Х1М1Ф1ТР можно изготовлять из стали 25Х2М1Ф.

Коэффициент линейного расширения стали 20Х1М1Ф1ТР (в ин­

скими условиями требования к механическим свойствам стали 20Х1М1Ф1ТР при 20° С предъявляются для различных условий

4-7 кгс-м/см2. Применение этой стали с ат />80 кгс/мм2 не реко­ мендуется.

Было исследовано влияние длительного воздействия высоких температур на механические свойства стали 20Х1М1Ф1ТР. После выдержки в течение 10 000 ч при 450—500° С механические свой­ ства стали, определенные при комнатной температуре, не претер­ певают заметных изменений, и есть основания ожидать стабиль-

244