Общая характеристика сталей

Стр 1 из 5Следующая ⇒

ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ СТАЛИ

Низколегированные стали перлитного класса

Общая характеристика сталей.

Теплоустойчивыми сталями называют стали, предназначенные для длительной работы при температуре до 600^оС. Теплоустойчивые стали используются в энергетическом, химическом и нефтехимическом машиностроении. Из данных сталей изготавливают различные установки, корпуса турбин, запорную арматуру, корпуса аппаратов, паропроводы, технологические трубопроводы, поверхности нагрева котлов и пр. Их широкое применение определяется сравнительно низкой стоимостью и достаточно высокой технологичностью при производстве отливок, поковок, проката и изготовлении из них сварных конструкций.

В соответствии с условием длительной работы под напряжением при высоких температурах стали должны обладать:

- сопротивлением ползучести,

- длительной прочностью,

- стабильностью свойств во времени

- жаростойкостью.

Теплостойкость - способность металла противостоять деформации и разрушению при механическом нагружении в области высоких температур, когда для стали ещё не возникает склонность к интенсивному окалинообразованию.

Широкое применение нашли низкоуглеродистые хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые стали перлитного класса, содержащие 0,09 - 0,25 % C, 0,5 - 2,0 % Cr, 0,2 - 1,0 % Mo, 0,1 - 0,3 % V, а также в некоторых случаях небольших добавок ниобия, бора и редкоземельных элементов.

Перлитные стали под действием высокой температуры и нагрузки могут проявлять нестабильность структуры и связанные с ней структурные изменения:

- сфероидизация перлита и коагуляция частиц карбидной фазы,

- графитизация,

- перераспределение элементов между твердым раствором и карбидной

фазой,

- образование новых и перерождение старых фаз - химических соединений

(s-фаза и др.).

Для уменьшения этих явлений используется легирующая композиция, указанная выше. Легированием Cr повышает жаростойкость сталей, т.е. сопротивление стали окислению, предотвращает графитизацию в процессе эксплуатации при температуре выше 450^оС. При введении в сталь Cr в пределах 1,0 - 1,5 % совместно с Mo повышается длительная прочность и сопротивление ползучести. Mo также повышает прочность стали при повышенных температурах. Такое положительное влияние объясняется его способностью при содержании 0,5 - 1,0 % повышать температуру рекристаллизации железа и участием в образовании упрочняющей металл фаза Лавеса Fe₂Mo. Легирование V обеспечивает упрочнение стали высокодисперсными карбидами и способствует стабилизации карбидной фазы.

Оптимальное сочетание механических свойств изделий из перлитных теплоустойчивых сталей достигается применением термического упрочнения: нормализация (или закалка) с последующим высокотемпературным отпуском. При термическом упрочнении обеспечивается структура, состоящая из дисперсной ферритокарбидной смеси. У хромомолибденованадиевых сталей в случае закалки появляется бейнитная составляющая.

К теплоустойчивым перлитным сталям относятся:

- хромомолибденовые стали: 12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 15Х5М, структура после термического упрочнения ферритоперлитная, рабочие температуры 500 - 550 ^оС (рис 1,а);

- хромомолибденованадиевые стали: 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, 12Х2МФСР, структура после термического упрочнения ферритобейнитная, рабочие температуры 550 - 600 ^оС (рис 1,б).

Рис. 1 Микроструктура теплоустойчивых сталей после упрочняющей

термической обработки: а - хромомолибденовые стали,

б - хромомолибденованадиевые стали

Химический состав некоторых теплоустойчивых сталей представлен в таблице 1, механические свойства после термического упрочнения в таблице 2, вВ таблице 3 представлены значения длительной порочности на базе 10⁵ ч при различных температурах.

Химический состав теплоустойчивых сталей перлитного класса

Таблица 1.

Марка стали	Содержание химических элементов в вес. %
C	Si	Mn	P	S	Mo	Cr	Ni	V	Прочие
12МХ	0,09-0,16	0,12-0,37	0,40-0,70	≤ 0,03	≤ 0,025	0,40-0,60	0,40-0,70	≤ 0,30	-	Cu ≤ 0,30
15ХМ	0,11-0,18	0,17-0,37	0,40-0,70	≤ 0,035	≤ 0,035	0,40-0,55	0,80-1,10	≤ 0,30	-	Cu ≤ 0,30
20ХМ	0,15-0,25	0,17-0,37	0,40-0,70	≤ 0,035	≤ 0,035	0,15-0,25	0,80-1,10	≤ 0,30	-	Cu ≤ 0,30
12Х1МФ	0,10-0,15	0,17-0,37	0,40-0,70	≤ 0,03	≤ 0,025	0,25-0,35	0,90-1,20	≤ 0,30	0,15-0,30	Cu ≤ 0,30
15Х1М1Ф	0,10-0,15	0,17-0,37	0,40-0,70	≤ 0,025	≤ 0,025	0,90-1,10	1,10-1,40	≤ 0,25	0,20-0,35	Cu ≤ 0,25
20Х3МВФ	0,15-0,23	0,17-0,37	0,20-0,60	≤ 0,025	≤ 0,025	0,35-0,55	2,40-3,30	≤ 0,30	0,60-0,85	Cu ≤ 0,20 W=0,3-0,5
12Х2МФСР	0,08-0,15	0,40-0,70	0,40-0,70	≤ 0,025	≤ 0,025	0,50-0,70	1,60-1,90	≤ 0,25	-	Cu ≤ 0,25 В=0,002-0,005
12ХМЛ	≤ 0,13	0,25-0,50	0,50-0,80	≤ 0,025	≤ 0,03	0,40-0,60	0,50-0,80	≤ 0,30		Cu ≤ 0,30
15Х1М1ФЛ	0,14-0,20	0,20-0,40	0,60-0,90	≤ 0,025	≤ 0,025	0,90-1,20	12,0-1,70	≤ 0,30	0,25-0,40	Cu ≤ 0,30
20ХМФЛ	0,18-0,25	0,20-0,40	0,60-0,90	≤ 0,025	≤ 0,025	0,50-0,70	0,90-1,20	-	0,20-0,30	-

Механические свойства теплоустойчивых сталей перлитного класса поле термического упрочнения, критические точки

Таблица.2

Марка стали	Механические свойства	Критические точки
s_0,2, МПа	s_в, МПа	d, %	y, %	KCU, Дж/см²	Ac₁,^оС	Ac₃, ^оС
12МХ
15ХМ
20ХМ
12Х1МФ						740-780	880-900
15Х1М1Ф		490-686				770-819	905-975
20Х3МВФ						880-830	900-950
12Х2МФСР				-		775-825	865-925
12ХМЛ						720-725	860-910
15Х1М1ФЛ						770-800	875-920
20ХМФЛ						777-780	868-880

Длительная прочность при различных температурах

Таблица 3.

Марка стали	Предел длительной прочности, МПа при температуре, ^оС

15ХМ				-	-	-
12Х1МФ	-					-
15Х1М1Ф	-					-
12Х2МФСР	-	-	-	-

12 3 4 5 Следующая ⇒

Date: 2015-08-22; view: 1440; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2025 year. (0.679 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию