Файл: Белюнас, К. И. Методика исследования и определения свойств стали паровых котлов и другого действующего оборудования [учебное пособие].pdf

ческого строения, способствующих развитию диффузионных процессов при повышенных температурах, а при комнатной температуре — повышению ств и понижению 6.

Сфероидизация пластинчатого перлита той или иной дис­ персности как в мелко-, так и в крупнозернистой структуре полиэдрических зерен округленной формы или игольчатых, вызвала падение ов и Р и повышение б.

Такое изменение этих свойств проявлялось тем интенсив­ нее, чем больше была степень сфероидизации, выше дисперс­ ность и больше объём пластинчатого перлита в исходной структуре. Некоторое влияние на свойства стали при сферо­ идизации оказывает и величина зерна феррита.

Сфероидизация пластинчатого перлита, происходящая в стали, выдерживаемой при температуре 700° С, приводит к уничтожению пластинок цементита — тормозов прохождения диффузионных процессов при повышенных температурах, а при комнатной температуре увеличивает способность метал­ ла к пластической деформации, ибо при сфероидизации

ность пластинчатого перлита и больше его объём в исходной структуре, тем эффективнее проявляется указанное изменение этих свойств при сфериодизации.

При уменьшении дисперсности зернистого перлита в про­ цессе коалесценции цементита в, и Р сталей снижались, а б повышалась примерно таким же образом, как при сфероиди­ зации пластинчатого перлита (одинаково у металла с мелко­ зернистой и с крупнозернистой структурой). Однако это замет­ нее проявлялось у сталей с большими объёмами перлита в структуре. Увеличенный объём перлита в процессе сферо­ идизации и коалесценции способствует возрастающим значе­ ниям диффузионных процессов и повышенным возможностям перераспределения углерода у стали с более высоким его со­ держанием.

Таким образом, в процессе сфероидизации перлита свойст­ ва сталей зависят от степени соотношения зернистого и пла­ стинчатого перлита, дисперсности пластинчатого перлита в исходной структуре, размеров сфероидов цементита и объё­ ма перлита, а также размеров и формы зерен феррита. Чем больше степень сфероидизации, дисперснее пластинчатый перлит и больше его объём в исходной структуре стали, тем значительнее изменяются свойства металла в процессе сферо­ идизации. На прочность и пластинчатость металла при ком­

15

натной температуре более сильное влияние оказывает сфероидизация перлита в мелкозернистой структуре, а на релакса­ ционную стойкость при температуре 430° С — сфероидизация

вкрупнозернистой структуре.

Всвязи с появлением, а затем и увеличением балла це­ ментита малоуглеродистых сталей как в мелкозернистой, так и в крупнозернистой структуре полиэдрических зерен округ­

ленной формы, (Хв металла при комнатной температуре сни­ зилось незначительно, а б незначительно увеличилось. Однако цементит в структуре с игольчатыми зернами оказывал на эти свойства сталей заметное влияние. При появлении, а затем и увеличении балла цементита в структуре сталей с полиэдри­ ческими зернами как округленной формы, так и игольчатых,

Рметалла при температуре 430° С значительно повышалась. Указанные изменения, видимо, связаны с тем, что появле­

ние и повышение балла цементита между зернами матрицы микроструктуры в стали, выдерживаемой при температуре 600° С, тормозит прохождению диффузионных процессов при повышенных температурах; при комнатной же температуре металл слабее сопротивляется пластическому деформирова­ нию потому, что твердый раствор структуры при образовании цементита оказывается обезуглероженным.

5. ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЕЙ МАРОК

08, 15, 20 И 45

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что по­ казатели свойств металла как при испытании на разрыв, так и на релаксацию напряжений, отражают характер структуры. Результаты исследования структуры дают возможность ха­ рактеризовать размерность, форму, ориентацию, расположе­ ние и взаимосвязь структурных фаз, т. е. факторы, действовав­ шие на металл в прошлом (особенности процессов производ­ ства и обработки металла) и предопределяющие качество и поведение металла в различных условиях его использования. Результаты Исследования структуры позволят объяснить при­ чины возникновения низких показателей свойств и определять пути и способы их повышения, с тем чтобы наиболее рацио­ нально использовать металл в различных условиях.

Следует отметить, что в случаях, когда строение феррита, перлита и цементита обеспечивало котельной стали высокое качество при комнатной температуре ( в соответствии с прави­ лами Госгортехнадзора СССР от 1968 г.), релаксационная

16

стойкость при 430° С оказывалась не самой высокой, а иногда даже ниже средней.

В случаях, когда особенности структуры не обеспечивали металлу высоких механических свойств, по тем же правилам Госгортехнадзора, релаксационная стойкость оказывалась вы­ сокой или средней.

Самые высокие значения показателя Р были обнаружены у структуры с крупными зернами, грубопластинчатым перли­ том и высоким баллом цементита. В таких случаях прочность, а подчас и пластичность, при растяжении оказывались низ­ кими.

мелкозернистым ферритом или зернистым перлитом. В таких случаях прочность и пластичность металла при растяжении оказывались или высокими, или подчас низкими. Это свиде­ тельствует о том, что показатель релаксационной стойкости весьма чувствительно реагирует на изменение структуры и, таким образом, является более точной характеристикой ка­ чества металла, чем показатели, полученные при испытании на разрыв.

Приведенные результаты исследований полностью соответ­ ствуют закону современного металловедения, указывающему на возможность определения показателей свойств по структу­ ре, однако для этого пока нет соответствующей методики. Рассматривая качество котельных сталей по правилам Госгор­ технадзора СССР от 1968 г., мы, пользуясь возможностями этого закона, сопоставляли особенности микроструктуры с по­ казателями механических свойств, т. е. откладывали на оси координат баллы изменяющихся фаз микроструктуры и соот­ ветствующие им значения того или иного показателя свойств, строили пространственные диаграммы, которые позволяли определить интересующий нас показатель свойств — пригод­ ность металла для работы парового котла в различных режи­ мах (табл. 5).

Данные этой таблицы показывают, что метод сопоставле­ ния результатов металлографического исследования, подробно характеризующих микроструктуру с показателями свойств, приведенными заранее для всех возможных особенностей структуры металла, по предлагаемому нами методу дают воз­ можность определить ориентировочно показатели свойств по структуре. Однако для того чтобы точно определить показате-

17

ми: 1) величина зерна феррита, ГОСТ 5639-65; 2) пластинчатый перлит, шкала № 1, ГОСТ 8233-56; 3) соотношение зернистого и пластинчатого

18

19