Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний

Охарактеризована сущность проблемы образования трещин при отпуске. Показано, что условием зарождения таких трещин является низкая пластичность металла в период развития пластической деформации, вызванной релаксацией напряжений. В этих условиях важным охрупчивающим фактором является временно развиваю...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Скульский, В.Ю., Жуков, В.В., Нимко, М.А., Моравецкий, С.И., Мищенко, Л.Д.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2016
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146410
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний / В.Ю. Скульский, В.В. Жуков, М.А. Нимко, С.И. Моравецкий, Л.Д. Мищенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 2 (750). — С. 28-33. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146410
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1464102025-02-23T17:38:41Z Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний Evaluation of susceptibility to temper brittleness of heat-resistant steels using high-temperature testing Скульский, В.Ю. Жуков, В.В. Нимко, М.А. Моравецкий, С.И. Мищенко, Л.Д. Научно-технический раздел Охарактеризована сущность проблемы образования трещин при отпуске. Показано, что условием зарождения таких трещин является низкая пластичность металла в период развития пластической деформации, вызванной релаксацией напряжений. В этих условиях важным охрупчивающим фактором является временно развивающееся вторичное твердение, связанное с процессом зарождения и выделения в матрице вторичных фаз. Поскольку различные по легированию стали в процессе отпуска ведут себя по-разному, в каждом конкретном случае представляет интерес оценка их возможной склонности к отпускной хрупкости. Описана методика высокотемпературных испытаний на растяжение, позволяющая оценивать пластические свойства металла в различных условиях отпуска. Склонность к отпускной хрупкости оценивали с использованием критерия величины относительного сужения ψ ≤ 25 %. Исследован характер изменения пластичности сложнолегированных теплоустойчивых сталей при различных режимах отпуска, приводящих к состоянию вторичного твердения и после стадии твердения. Показано, что в период развития твердения стали имели низкую пластичность с характерным для такого состояния межзеренным разрушением. Определены критические режимы отпуска, при которых достигается состояние высокой пластичности, на основании чего можно судить об отсутствии склонности к отпускным трещинам. Main point of problem of crack formation in tempering is defined. It is shown that low metal ductility during plastic deformation, promoted by stress relaxation is a condition for nucleation of such cracks. Important brittleness factor under these conditions is temporarily developing secondary hardening, related with nucleation and precipitation of secondary phases in matrix. Since alloys with different level of alloying demonstrate different behavior during tempering, then evaluation of their possible tendency to temper brittleness is of interest in each specific case. A procedure is described for high-temperature tensile testing, which allows evaluating ductile properties of metal under different tempering conditions. Susceptibility to temper brittleness was evaluated using a criterion of value of relative reduction in area φ ≤ 25 %. Studied was a nature of ductility change in complexly-alloyed heat-resistant steels under different tempering modes resulting in secondary hardening condition and after hardening stage. It is shown that steels in a period of steel hardening development have low ductility with typical for such a state intergranular fracture. Determined are critical tempering modes, under which a high ductility state is achieved, based on which absence of susceptibility to tempering cracks can be predetermined. 2016 Article Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний / В.Ю. Скульский, В.В. Жуков, М.А. Нимко, С.И. Моравецкий, Л.Д. Мищенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 2 (750). — С. 28-33. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.02.04 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146410 621.791.75:669.14/15 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Скульский, В.Ю. Жуков, В.В. Нимко, М.А. Моравецкий, С.И. Мищенко, Л.Д. Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний Автоматическая сварка
description	Охарактеризована сущность проблемы образования трещин при отпуске. Показано, что условием зарождения таких трещин является низкая пластичность металла в период развития пластической деформации, вызванной релаксацией напряжений. В этих условиях важным охрупчивающим фактором является временно развивающееся вторичное твердение, связанное с процессом зарождения и выделения в матрице вторичных фаз. Поскольку различные по легированию стали в процессе отпуска ведут себя по-разному, в каждом конкретном случае представляет интерес оценка их возможной склонности к отпускной хрупкости. Описана методика высокотемпературных испытаний на растяжение, позволяющая оценивать пластические свойства металла в различных условиях отпуска. Склонность к отпускной хрупкости оценивали с использованием критерия величины относительного сужения ψ ≤ 25 %. Исследован характер изменения пластичности сложнолегированных теплоустойчивых сталей при различных режимах отпуска, приводящих к состоянию вторичного твердения и после стадии твердения. Показано, что в период развития твердения стали имели низкую пластичность с характерным для такого состояния межзеренным разрушением. Определены критические режимы отпуска, при которых достигается состояние высокой пластичности, на основании чего можно судить об отсутствии склонности к отпускным трещинам.
format	Article
author	Скульский, В.Ю. Жуков, В.В. Нимко, М.А. Моравецкий, С.И. Мищенко, Л.Д.
author_facet	Скульский, В.Ю. Жуков, В.В. Нимко, М.А. Моравецкий, С.И. Мищенко, Л.Д.
author_sort	Скульский, В.Ю.
title	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
title_short	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
title_full	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
title_fullStr	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
title_full_unstemmed	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
title_sort	оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146410
citation_txt	Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний / В.Ю. Скульский, В.В. Жуков, М.А. Нимко, С.И. Моравецкий, Л.Д. Мищенко // Автоматическая сварка. — 2016. — № 2 (750). — С. 28-33. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT skulʹskijvû ocenkasklonnostikotpusknojhrupkostiteploustojčivyhstalejspomoŝʹûvysokotemperaturnyhispytanij AT žukovvv ocenkasklonnostikotpusknojhrupkostiteploustojčivyhstalejspomoŝʹûvysokotemperaturnyhispytanij AT nimkoma ocenkasklonnostikotpusknojhrupkostiteploustojčivyhstalejspomoŝʹûvysokotemperaturnyhispytanij AT moraveckijsi ocenkasklonnostikotpusknojhrupkostiteploustojčivyhstalejspomoŝʹûvysokotemperaturnyhispytanij AT miŝenkold ocenkasklonnostikotpusknojhrupkostiteploustojčivyhstalejspomoŝʹûvysokotemperaturnyhispytanij AT skulʹskijvû evaluationofsusceptibilitytotemperbrittlenessofheatresistantsteelsusinghightemperaturetesting AT žukovvv evaluationofsusceptibilitytotemperbrittlenessofheatresistantsteelsusinghightemperaturetesting AT nimkoma evaluationofsusceptibilitytotemperbrittlenessofheatresistantsteelsusinghightemperaturetesting AT moraveckijsi evaluationofsusceptibilitytotemperbrittlenessofheatresistantsteelsusinghightemperaturetesting AT miŝenkold evaluationofsusceptibilitytotemperbrittlenessofheatresistantsteelsusinghightemperaturetesting
first_indexed	2025-11-24T04:38:24Z
last_indexed	2025-11-24T04:38:24Z
_version_	1849645181860577280
fulltext	НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 28 I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 УДК 621.791.75:669.14/15 оЦеНКа сКлоННости К отпУсКНой хРУпКости теплоУстойчиВых сталей с помощью ВысоКотемпеРатУРНых испытаНий В.Ю. СКУЛЬСКИЙ1, В.В. ЖУКОВ1, М.А. НИМКО1, С.И. МОРАВЕЦКИЙ1, Л.Д. МИЩЕНКО2 1иэс им. е.о. патона НаНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. е-mail: office@paton.kiev.uа 2пао «турбоатом», 61037, г. харьков, пр-т московский, 199. E-mail: office@turboatom.com.ua охарактеризована сущность проблемы образования трещин при отпуске. показано, что условием зарождения таких трещин является низкая пластичность металла в период развития пластической деформации, вызванной релаксацией на- пряжений. В этих условиях важным охрупчивающим фактором является временно развивающееся вторичное твердение, связанное с процессом зарождения и выделения в матрице вторичных фаз. поскольку различные по легированию стали в процессе отпуска ведут себя по-разному, в каждом конкретном случае представляет интерес оценка их возможной склонности к отпускной хрупкости. описана методика высокотемпературных испытаний на растяжение, позволяющая оценивать пластические свойства металла в различных условиях отпуска. склонность к отпускной хрупкости оценивали с использованием критерия величины относительного сужения ψ ≤ 25 %. исследован характер изменения пластичности сложнолегированных теплоустойчивых сталей при различных режимах отпуска, приводящих к состоянию вторичного твердения и после стадии твердения. показано, что в период развития твердения стали имели низкую пластичность с характерным для такого состояния межзеренным разрушением. определены критические режимы отпуска, при которых достигается состояние высокой пластичности, на основании чего можно судить об отсутствии склонности к отпускным трещинам. Библиогр. 9, табл. 1, рис. 8. К л ю ч е в ы е с л о в а : стали закаливающиеся, отпуск, трещины, вторичное твердение, пластичность при отпуске, условие высокой пластичности образование трещин в процессе отпуска или при повторном нагреве в термически упрочняемых сталях и их сварных соединениях является след- ствием сочетания трех факторов — структурного (обусловленного вторичным твердением), охруп- чивающего (связанного с выделением на границах зерен вторичных фаз и сегрегаций примесей) и си- лового (в виде напряжений, вызванных образова- нием закалочных структур, усадкой металла либо приложенной внешней нагрузкой). силовой фактор, в основе которого лежит энергия упругих искажений, накопленных в кри - сталлической системе, при нагреве вызывает раз - витие релаксационной пластической деформации. В условиях пониженной пластичности, обуслов - ленной вторичным твердением, деформация при - обретает локальный характер — концентрируется на границах зерен или в области более податли - вых (мягких) структурных составляющих. малый ресурс пластичности таких участков и дополни - тельная сегрегация примесей повышают вероят - ность зарождения микродефектов и образования трещин. трещины имеют малые размеры и, располагаясь внутри металла, могут остаться невыявленными, если неразрушающий контроль был выполнен до проведения завершающей термической обработки. поэтому представляется важным заранее – до изго- товления промышленных изделий — устанавливать возможность и условия образования таких трещин для принятия профилактических мер. В исследовательской практике применяют раз - личные методы проверки склонности сталей и их сварных соединений к охрупчиванию и образо - ванию трещин при отпуске. могут быть исполь - зованы как маломерные образцы из однородного металла, так и образцы, вырезанные из сварных соединений. В ряде случаев для испытаний требу- ется специальная оснастка или оборудование. Бо - лее удобными и менее затратными по времени яв- ляются экспериментальные методы, позволяющие исключить из цикла подготовки операции, связан- ные со сваркой, и использовать простые в изго - товлении образцы малых размеров. таким мето - дом может быть высокотемпературное испытание на растяжение [1–3]. при этом критерием охруп - чивания может служить величина относительно - го сужения ψ = 25 % [3]: при меньших значениях металл склонен к отпускным трещинам. В более ранней работе а.г. Винкер и а.В. пенс [4] опре - делили в качестве порогового значения ψ = 20 %. Цель настоящей работы заключалась в изуче - нии влияния режимов отпуска предварительно за- каленных энергомашиностроительных сталей на отпускную хрупкость с применением метода вы - сокотемпературных испытаний на растяжение. © В.ю. скульский, В.В. Жуков, м.а. Нимко, с.и. моравецкий, л.Д. мищенко, 2016 НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 29I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 испытания проводили на установке Gleeble 380. использовали цилиндрические образцы ди - аметром 10 мм с резьбовыми частями на кон - цах для их закрепления в нагружающих захва - тах. Нагрев по заданному режиму осуществляли с помощью тока, пропускаемого через образец от подсоединяемых к нему медных прижимов. Для гарантированного разрушения в рабочей ча - сти (между прижимами) образцы в центре имели проточку меньшего диаметра (6 мм). В качестве опытных материалов использовали литую, кова - ную и горячедеформированную теплоустойчи - вые стали п3 (15х2м2ФБс), эи415 (20х3Вм - Фа) и Р91 (X10CrMoVNb91 (типа 10х9мФБ)). термовременные диаграммы, ограничивающие области вторичного твердения, строили по ре - зультатам измерения твердости после различных режимов отпуска (различной выдержки при раз - личных температурах) предварительно закаленных образцов. В данных опытах для стали Р91 использо- вали образцы металла швов с аналогичной системой легирования; полученные экспериментальные диа- граммы твердения служили ориентиром для выбора условий последующих испытаний на растяжение с использованием образцов из горячедеформирован- ной трубной стали. применительно к испытаниям на растяжение при выбранных температурах при- менен следующий подход. известно, что трещины отпуска образуются в результате медленно разви- вающейся пластической деформации — релаксаци- онной ползучести (по данным работы [2] скорость деформации (относительного удлинения, %) состав- ляет 10–4...10–5 %/ч). В таких условиях деформация инициирует выделение карбидных фаз, вызываю- щих охрупчивание границ зерен [5], и, предполо- жительно, становится возможным перемещение примесных атомов вместе с движущимися дис - локациями к границам. В обычных испытаниях на статическое растяжение скорости деформации выше и охрупчивание может не наблюдаться. Как показали а.В. Дикс и В.Ф. севедж [6] на примере никелевого сплава, высокотемпературное охрупчивание проявлялось при малых скоростях деформации; при растяжении со скоростью выше 25 мм/мин охрупчивающий эффект ослабевал и металл имел повышенную пластичность. В про - водимых в настоящей работе испытаниях также создавали достаточно низкую скорость деформа - ции образцов — скорость перемещения захватов составляла 0,04 мм/мин. эксперимент включал два цикла нагрева (рис. 1). первый цикл предус - матривал нагрев образца до tmax = 1250 °C за 5 с, выдержку в течение 15 с и последующее ускорен- ное охлаждение до комнатной температуры со скоростью в интервале 600...500 °C w6/5 = 40 °C/c. На этом этапе воссоздавали условие сварочно - го нагрева и закалки металла зоны термическо - го влияния. Во время второго цикла выполняли медленный нагрев до требуемой температуры тер- мической обработки (со скоростью 2 °C/c), вы - держку при установленной температуре в течение также предварительно выбираемого времени и за- тем производили деформацию образца (при этой же температуре). температуру и выдержку уста - навливали исходя из термовременных границ об - ластей вторичного твердения. В одних случаях ис- пытывали образцы после термической обработки, соответствующей достижению состояния твер - дения и, следовательно, низкой пластичности. В других — после режима обработки, обеспечива - ющего выход из области твердения, когда металл должен становиться более пластичным. За кри - терий выбран более «жесткий», по сравнению с критерием а.г. Винкера и а.В. пенса, показатель ψ = 25 %. В экспериментах тепловой режим об - работки оценивали с помощью параметра ларсо - на–миллера PLM, который одновременно учиты - вает как абсолютную температуру T (в градусах Кельвина), так и время теплового воздействия на металл τ, ч: РLM = T(20 + lg(τ)). предварительно проведенные исследования склонности ко вторичному твердению представ - лены на рис. 2. Зафиксированные области тверде- ния имеют различные термовременные пределы. общим является их сужение и смещение к малым длительностям выдержки с повышением темпе - ратуры, что обусловлено усилением термической активации диффузии атомов в кристаллической системе, быстрым зарождением, выделением и укрупнением карбидных и карбонитридных фаз (в зависимости от систем легирования сталей) и, как следствие, быстрым переходом к стадии разу- прочнения твердого раствора. Режимы термической обработки образцов при- ведены в таблице. позиции I и II соответствуют испытаниям в состоянии твердения и вне обла - стей твердения. Результаты показали, что в состоянии вторичного твердения металл склонен к хрупкому разрушению. полученные в этих условиях значения ψ находились Рис. 1. температурные циклы при выполнении экспериментов НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 30 I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 на весьма низком уровне — в пределах 1,7…6 %. образцы разрушались практически без утонения с характерным для такого состояния преимуществен- но межзеренным изломом* (рис. 3). Как показано на рис. 4, низкая пластичность сохраняется в определенных интервалах тер - мовременных параметров PLM как в пределах областей вторичного твердения, так и за их гра - ницами. граничные значения Ã LM P (наклонные штриховые линии),рассчитанные по диаграм - мам твердения, составляют: у сталей п3 и эи415 в интервале 700...600 °с — (17,5…18,9)·103 и (17,7…18,7)·103 соответственно, у стали Р91 в ин- тервале 550...500 °с – 15,8…16,2·103. В отличие от сталей эи415 и Р91, у которых значения ψ за пределами области твердения начи- нают возрастать, у стали п3 пластичность в неко- тором интервале режимов запредельного отпуска остается весьма низкой. так, во время испытания при 700 °с после выдержки до 40 мин, что явно превышает оцененное экспериментально время за- вершения стадии твердения (около 15 мин), относи- тельное сужение образцов из стали п3 оставалось на начальном низком уровне. Вероятно, в данном случае мог проявиться дополнительный вклад про- цесса активирования выделения карбидных фаз пластической деформацией в развитие твердения [5]. это могло привести к смещению границ обла- сти твердения в сторону больших выдержек отно- сительно их положения, установленного на осно- вании измерений твердости. также не исключается возможность вклада в дополнительное твердение и сдерживание улучшения пластичности процесса вы- деления при повышенной температуре (и деформа- ции) карбидов иного типа [5, 7–9]. В целом же у исследованных сталей после за - вершения стадии твердения происходит возраста- ние высокотемпературной пластичности (рис. 4). причем у стали Р91** этот переход происходит * В металлографических исследованиях принимала участие т.а. алексеенко. Рис. 2. Диаграммы вторичного твердения Режимы термической обработки образцов сталь группа испы- таний № об- разца отпуск t, ос/τ, мин РLM ·10-3 15х2м2ФБс (п3) I 1 600/20 17,04 2 700/15 18,87 3 700/15 18,87 II 4 700/40 19,29 5 740/20 19,78 6 760/60 20,66 7 750/100 20,69 8 750/180 20,95 9 780/60 21,06 20х3мВФ (эи415) I 1 600/20 17,04 2 700/15 18,87 II 3 700/40 19,29 4 700/60 19,46 5 740/100 20,48 6 740/180 20,74 X10CrMоVNb91 (Р91) I 1 520/20 15,48 II 2 600/20 17,04 3 600/20 17,04 4 700/15 18,87 5 760/10 19,86 Рис. 3. характер разрушения образца в условиях развития в металле вторичного твердения: а — образец после испыта - ния; б — поверхность разрушения (×600) НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 31I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 более резко — при меньших значениях и в бо - лее узком диапазоне параметра РLM. В этих ус - ловиях относительное сужение возросло до бо - лее высокого уровня (не ниже 40 % при PLM ≈ ≈ (18,9…19,9)·103), чем у сталей п3 и эи415. по- следние были более «инертными» в процессе пе - рехода от пониженной к высокой пластичности. максимальные значения ψ достигли меньшего уровня и при больших значениях параметра РLM: 32…33 % при РLM ≈ 30·103 у стали п3 и 33…34 % при РLM = (25…27)·103 у стали эи415. по полу - ченным экспериментальным кривым определены следующие критические значения параметра от - пуска РLM, при которых достигается критериаль - ное относительное сужение 25 %: 20,7·103 для ли- той стали п3, 20·103 для кованой стали эи415 и 17,6·103 для горячекатаной трубной стали Р91. энергетической характеристикой сопротивле - ния разрушению может служить работа распро - странения трещины, которая зарождается в об - разце после достижения определенной нагрузки (напряжения). мерой работы распространения трещины Ар является площадь под частью диа - граммы разрушения после момента появления трещины. однако определение такой характери - стики по диаграмме растяжения является неточ - ным, поскольку трудно определить напряжение, при котором зарождается трещина.по этой при - чине проведенную в работе оценку сопротивле - ния металла распространению трещины следует считать приближенной, хотя она и иллюстрирует Рис. 4. изменение относительного сужения ψ в зависимости от PLM и cвязь термовременной границы областей твердения Ã LM P с температурой отпуска t Рис. 5. схема диаграммы растяжения и рассчитываемая пло - щадь, соответствующая работе распространения разрушения Ар Рис. 6. Расчетные значения работы разрушения Ар ** испытания при 600 °с/20 мин показали большой разброс значений ψ. В проводимом анализе свойств учитывали более низкое значение, как возможный худший вариант пластич- ности. НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 32 I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 связь с определенными выше показателями пла - стичности. В данном случае работу распростра - нения трещины оценивали по площади под нис - ходящей ветвью диаграммы после достижения максимальной нагрузки Р — на участках, соот - ветствующих перемещению а захватов машины (см. схему на рис. 5). при этом полагали, что на этой стадии в образцах уже имеются очаги разру - шения. соответствующие расчеты площадей (рис. 6) по полученным при испытаниях диаграммам растяжения выполнены методом интегрирования с применением программы Origin 7.5 (Origin Lab Corporation, сша). сопоставляя указанные результаты и дан - ные на рис. 4 можно отметить, что у сталей п3 и эи415 существует некоторая согласованность в изменении работы разрушения и относитель - ного сужения с ростом параметра отпуска РLM. В случае же стали Р91 характер изменения этих характеристик отличается. причина наблюдае - мых различий заключается в соотношениях вели - чин максимальной (разрушающей) силы Р и фик - сируемого перемещения а на стадии разрушения (рис. 7). так, в случае начального испытания с па- раметром РLM = 15,48·103 металл имел высокую прочность и весьма малое перемещение а, соот - ветствующее склонности к хрупкому разруше - нию. Расчетная работа разрушения Ар составляла 7,5 Н·м. при испытании по режиму с параметром РLM = 17,04·103 получена максимальная величи - на Ар. В этом состоянии возросло перемещение при разрушении, а сила Р сохранилась на высоком уровне. В последних двух испытаниях, невзирая на увеличение значений перемещения, имело ме - сто снижение разрушающей силы, что привело к снижению результирующих значений Ар. можно предположить, что такое поведение стали опре - деляется особенностями структурных изменений, развивающихся при отпуске и высокотемператур- ной деформации. Большая степень согласованности с характе - ром изменения ψ имеет место при использовании в качестве характеристики сопротивления хруп - кому разрушению не работы разрушения, а со - ставляющей этой расчетной величины — переме - щения захватов машины а на стадии разрушения (рис. 8). из последних зависимостей следует, что высокое сопротивление исследованных сталей образованию трещин повторного нагрева дости - гается при таком их состоянии, при котором пе - ремещение а при испытании на растяжение в про- цессе отпуска превышает 1,2…1,5 мм (1,5, 1,2 и 1,5 мм для сталей п3, эи-415 и Р91 соответствен- но, определено для условий, указанных стрелками критическим значениям параметра РLM). Рис. 7. Диаграммы растяжения образцов из стали Р91 для условий: а — РLM = 15,48·103; б — 17,04·103; в — 18,87·103; г — 19,86·103 НАУ НО-ТЕ НИ ЕСКИЙ РАЗДЕЛ 33I 000 -111 АВТОМАТИ ЕСКА СВАРКА, 2 0 , 2016 В заключение заметим, что вторичное тверде - ние может периодически проявляться в различные периоды отпуска. В приведенных исследованиях склонности к твердению после первой (рассмо - тренной выше) стадии фиксировались волнистые изменения твердости (увеличение и уменьшение) при более длительных выдержках. однако такие временные повышения значений твердости были незначительными на фоне уже достигнутого об - щего разупрочнения твердого раствора. В данной работе уделено внимание первой стадии тверде - ния, выявляемой в процессе относительно корот - ких выдержек (до ~3 ч). интерес к этому перио - ду обусловлен тем, что именно в начале отпуска развивается релаксация напряжений, что в усло - виях деградации пластичности вследствие тверде- ния ведет к повышению вероятности образования микродефектов. Выводы 1. определены термовременные области разви- тия вторичного твердения в условиях высоко- го отпуска сталей 15х2м2ФБс, 20х3ВмФа и х10CrMoVNb91, предварительно закаленных при имитационном термическом цикле сварки. Внешние границы областей твердения соответствуют следую- щим значениям параметра ларсона–миллера PLM: (17,5…18,9)·103 и (17,7…18,7)·103для сталей п3 и эи415 в интервале 700...600 °с, (15,8…16,2)·103 для стали Р91 в интервале 550...500 °с. с помощью представленного в работе мето - да высокотемпературных испытаний на растяже - ние проиллюстрирован характер изменения пла - стичности в зависимости от режимов отпуска и состояния исследованных сталей. показано, что в условиях вторичного твердения стали облада - ют низкой пластичностью и склонны к хрупкому межзеренному разрушению. 2. используя в качестве критерия склонно - сти к высокотемпературной хрупкости величину относительного сужения ψ ≤ 25 %, установлены режимы отпуска, при которых достигается высо - кая пластичность и исключается вероятность об - разования трещин повторного нагрева: для стали п3 — PLM ≥ 20,7·103, для стали эи415 — PLM ≥ ≥ 20·103 для стали Р91 — PLM ≥ 17,6·103. 1. Prager M., Sines G. Embrittlement of precipitation harde- nable nickel-base alloy by oxigen // Transactions of ASME. – 1971. – 93, № 2. – P. 112–119. 2. Земзин В.Н., Шрон Р.З. термическая обработка и свой- ства сварных соединений. – л.: машиностроение, 1978. – 367 с. 3. Титова Т.И., Шульган Н.А., Боровской А.С. современные требования, предъявляемые к сварочным материалам для сварки нефтехимических сосудов давления, изготав- ливаемых из стали типа 2,25Cr–1Mo–0,25V // сб. тр. на- уч.-техн. конф. «сварочные материалы-2012». – с.-пе- тербург: из-во политех. у-та, 2012.– с. 192–201. 4. Vinkier A.G., Pense A.W. A review of underclad cracking in pressure-vessel componеnts // WRC Bulletin. –1974. – № 197, August. – 35 p. 5. The mechanism of stress-relief cracking in a ferritic Alloy Steel / J.G. Nawrocki, J.N. DuPont, C. V. Robin at al. // Welding J. – 2003. – 82, № 2. – P. 25–35. 6. Dix A.W., Savage W.F. Factors Influencing Strain-Age Cracking in Inconel X-750 // Welding J. – 1971. – 50, № 6. – P. 247–252. 7. Природа тепловой хрупкости сталей оборудования аэс и методы ее снижения / м.и. оленин, В.и. горынин, Б.т. тимофеев и др. // Вопросы материаловедения. – 2014. – № 3. – с. 167–173. 8. Lundin C.D., Khan K.K. Fundamental studies of metallurgical causes and mitigation of reheat cracking in 11/4Cr–1/2Mo and 21/4Cr–1Mo steels // WRC Bulletin. – 1996. – № 409, February. – 117 p. 9. Ланская К.А. Высокохромистые жаропрочные стали. – м.: металлургия, 1976. – 216 с. поступила в редакцию 05.11.2015 Рис. 8. Влияние режимов отпуска на величину перемещений а на стадии разрушения

Оценка склонности к отпускной хрупкости теплоустойчивых сталей с помощью высокотемпературных испытаний

Institution

Ähnliche Einträge