Введение к работе
з
Актуальность работы. Одной из основных задач современного мате-іиаловедения является снижение металлоемкости конструкций в результате ювышения прочности конструкционных сталей. На сегодняшний день сами распространенным способом повышения прочности стальных изделий вляется закалка на мартенсит. Однако термическое упрочнение традицион-ых легированных конструкционных сталей, содержащих 0,15 - 0,40 %С, опровождается рядом технологических трудностей: необходимость исполь-авания жидких закалочных сред, высокий уровень закалочных напряжений, оробление и деформация и т.д. Одним го способов решения данной про-лемы является использование разработанных Р.И. Энтиным, Л.М. Клейне-ом и др. низкоуглеродистых мартенситных сталей (НМС), свободных от гих недостатков.
Традиционно закаленные на мартенсит стали для повышения конст-укционной прочности подвергают отпуску. Однако все стали в той или ной степени подвержены отпускной хрупкости, которая проявляется в шжении ударной вязкости и повышении критической температуры хрупости. В связи с этим становится актуальной задача исследования процесів, происходящих при отпуске сталей со структурой низкоуглеродистого артенсита, влияния легирования на их склонность к отпускному охрупчи-ІЯИЮ и выяснение причин этого охрупчивания.
Дель работы: Выявление факторов, приводящих к снижению ударной окости при отпуске низкоуглеродистого мартенсита; разработка режимов гпуска, исключающих охрупчивание, а также способов, позволяющих по-їсить уровень ударной вязкости сталей со структурой низкоуглеродистого іртенсита.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи: Исследовать влияние легирования на температурные условия проявления отпускного охрупчивания в сталях со структурой низкоуглеродистого мартенсита;
2. Изучить особенности распада низкоуглеродистого мартенсита при от
пуске сталей системы легирования ХЗГНМ;
-
Исследовать причины охрупчивания в промышленных НМС типа ХЗГНМ, содержащих 0,07 - ОД 1 % С;
-
Разработать режимы отпуска, позволяющие предотвратить охрупчива-ние, а также способы, повышающие уровень ударной вязкости сталей со структурой низкоуглеродистого мартенсита;
-
Разработать технологические параметры термического упрочнения насос-но-компрессорных труб из НМС, исключающие охрупчивание при отпуске.
Научная новизна работы:
Впервые исследованы причины, приводящие к снижению ударной вязкости при отпуске промышленных НМС типа ХЗГНМ с содержанием углерода 0,07 - 0,11 %. Показано, что охрупчивание имеет необратимый характер, проявляется только при высоком уровне прочности и связано с образованием дисперсных карбидов.
Исследовано влияние Cr, Mn, Ni, Mo, V на температурные условия проявления отпускного охрупчивания сталей со структурой низкоуглеродистого мартенсита. Приведено обоснование системы легирования ХЗГНМ, полученной ранее экспериментальным путем.
е Показано, что степень охрупчивания после отпуска в интервале температур 500 - 600 С, несмотря на низкое содержание углерода, в значитель ной степени зависит от размера и расположения карбидной фазы, особенно в сталях, не содержащих молибден. Практическая ценность работы;
Предложены режимы термической обработки сталей со структурой низ
коуглеродистого мартенсита, позволяющие предотвратить охрупчивание
Показано, что наиболее благоприятное сочетание характеристик механи
ческих свойств достигается после закалки и низкого отпуска (^^300 С).
Показано, что для стали 11ХЗГНМЮА увеличение длительности отпуск;
при температуре максимального охрупчивания (500 С) повышает уро
вень ударной вязкости (КСТ) в 3 - 5 раз при незначительном падении прочности. Это позволяет расширить область применения сталей данного класса.
Разработана технология термического упрочнения насосно-компрессорных труб из сталей 07ХЗГНМ и 08Х2Г2Ф, позволяющая получать разные группы прочности по ГОСТ 633 - 80 в условиях действующего производства, при этом рекомендуемые режимы отпуска исключают опасность проявления отпускного охрупчивания. Качество труб также соответствует международным нормам (API-5CT).
Реализация результатов работы. Разработанная технология изготов-ения термоупрочненных насосно-компрессорных труб разных категорий рочности освоена на АО «Первоуральск Новотрубный завод». В настоя-tee время трубы успешно эксплуатируются на нефтепромыслах Пермской бласти.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены а конференции 3-го собрания металловедов России, Рязань, 24 - 27 сентяб-ч 1996 г.; на V Международной конференции «Актуальные проблемы ма-їрналоведения в металлургии», Новокузнецк, 4-6 февраля 1997 г.; на XIV ральской школе металловедов «Фундаментальные проблемы физического еталловедения перспективных материалов», Ижевск, 23 - 27 февраля 1998 ; на I Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых, Екате-янбург, 5-7 октября 1999 г.; на XV Уральской школе металловедов «Ак-/альные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», Екате-тнбург, 14-18 февраля 2000г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов и списка литературы. Материал изложен на 156 раницах машинописного текста, включая 40 рисунков, 15 таблиц и биб-юграфический список используемой литературы из 121 наименования.
