Бондаренко. Брянский государственный технический университет
 Скачать 7.13 Mb.
|
Таблица 22Химических состав некоторых жаропрочных сталей
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.
Далее в условиях медленного охлаждения при Т900°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 (–). 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:
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).
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 –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 –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 %. 7.1. Трудности при сварке хромоникелевых сталей Основными факторами, ухудшающими свариваемость аустенитных сталей, являются: 1. Низкая стойкость сварного соединения к образованию трещин. 2. Возможная потеря коррозионной стойкости металла. 3. Охрупчивание при эксплуатации. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
