Введение к работе
Актуальность теш. Современное энергомашиностроение выдвигает ряд новых задач по созданию специальных материалов и сталей, удовлетворяющих существенно более высоким требованиям по прочности, износостойкости и коррозионной стойкости.
Одной из проблем в области атомного машиностроения является изыскание высокопрочной нержавеющей стали с широким легко регулируемым диапазоном физико-механических свойств для изготовления ряда тяжелонагруженных деталей и зубчатых колес.
По условиям работы эти детали должны обладать высокой твердостью, прочностью, достаточной пластичностью, быть технологичными и коррозионностойкими.
В настоящее время нет одной нержавеющей стали, обладающей всемя этими свойствами и способной даиать различную твердость в интервале 25+42 НРсэ, поэтому в отечественной промышленности на заводах энергетического машиностроения для этих целей применяются три стали марок: І4ХІ7Н2, ШЗНЗ и 2П7Н2БШ. Эти стали могут быть использованы только в одном узком диапазоне твердости, так как получить на каждой из них конкретные значения твердости в широком диапазоне величин твердости и механических свойств методами термической обработки не представляется возможным. Все это указывает на необходимость разработки новой унифицированной стали, способной превосходить существующие стали по комплексу физико-механических и технологических свойств. Это является важной и актуальной задачей.
В работе с использованием методов дилатометрического, металлографического, фазового и рентгеноструктурного анализов в сочетания с испытаниями механических свойств исследованы малоуглеродистые ( і 0,0456 углерода) хромо-никель-молпбденовые :~ар~
- 4 -тенситностарегощие стали. При этом изучены:
-
Структурно-фазовый механизм упрочнения сталей в зависимости от содержания легирующих элементов и режимов термической обработки.
-
Раздельное влияние молибдена, марганца, титана и алюминия на механические свойства, микроструктуру и склонность к ЬКК.
-
Влияние длительных тепловых воздействий (термическое старение при температуре 350С длительностью до 5000 ч) на изменение макроструктуры и вязкости, механические свойства.
-
Кинетика старения при отпуске сталей в зависимости от температуры и выдержки.
На основании полученных данных рекомендуется для деталей АЭУ сталь 04П4Н5ЫГТЮ, обладающая после закалки и отпуска повышенными прочностными свойствами и стойкостью к ЖК.
Цель работы. Целью диссертационной работы являлось изыска-i ние мартенситностареющей коррозионностойкой стали, обеспечиваю-: щей предел текучести до 1000 МПа, твердость в пределах 25*42 HRca, стойкость против межкристаллитной коррозии и достаточную технологичность при термической и механической обработке.
Решение этой задачи осуществлялось в направлений изучения влияния легирования и термической обработки на физико-механические свойства стали и ее склонности к МКЕ.
Для достижения поставленной цели потребовалось:
-
Провести анализ литературных данных по применяемым в настоящее время мартенситностареющим сталям.
-
Исследовать влияние различной концентрации легирующих элементов - молибдена, марганца, титана, алюминия на изменение микроструктуры и комплекса физико-механических свойств нержавеющей мартенситностареющей стали типа 04ХІ4Н5М2. '
-
Определить оптимальный состав высокопхючной нержавеющей
мартенситностареющей стали.
-
Провести выбор и оптимизацию режимов термической обработки. ;
-
Исследовать физико-механические и технологические свойства стали оптимального состава.
-
Провести исследование механизма упрочнения стали при отпуске.
Научная новизна. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана мартенситностарещая сталь 042І4Н5МГТЮ, обладающая существенно более высоким комплексом механических свойств и коррозионной стойкостью по сравнению с. применяемыми в энергомашиностроении сталями для изготовления деталей с разными категориями прочности.
Проведен анализ влияния и установлены пределы легирования титаном, алюминием, молибденом и марганцем для получения необходимого комплекса механических свойств и служебных характеристик стали типа ОП4НІ5МЯ.
Научно обоснован выбор режима термической обработки стали на основании комплекса исследований механических, коррозионных свойств и металлографических исследований структуры.
В работе показана сеязь параметров термической обработки (температура, время, среда) с комплексом физико-механических свойств. Установлено, что в интервале температур старения от 400 до 650С изменения механических свойств и твердости стали 04ХІ4Я5МГТЮ описываются моделью зарождения, выделения и роста интерметаллидных фаз.
Практическая ценность. Разработанная сталь 04П4Н5МГШ внедрена при изготовлении деталей машины-перегрузки ВВЭР-1000 на ПО "Атоммаш".
Разработаны и утверждены технические условия на прутки из
стали марки 04ХГ4Н5МГТЮ.
Высокая коррозионная стойкость наряду с высокими прочностными характеристиками, при хорошей пластичности позволяет рекомендовать разработанную сталь на других заводах отрасли.
Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 21 тысячу рублей в год. f/.&J'&tJ-
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуадались на 5-ти научно-технических конференциях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе одно авторское свидетельство на изобретение.
Объем работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников, включающего 84 наименования, и прилояений. Изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков а 19 таблиц.
