Повышение прокаливаемости

Таким образом, методы прогнозирования работоспособности должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле, а в качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации труб вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т. е. временного сопротивления и предела текучести металла. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы нефтепровода можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим строительным нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы нефтепровода его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности Ктв и снижение пластичности, которые определяют ресурс длительной прочности при малоцикловом нагружении и действии коррозионных сред.

Таким образом, в области концентраторов напряжений в результате пластической деформации происходит повышение прочностных свойств металла. Это, наряду с другими положительными последствиями гидравлических испытаний может являться одной из причин повышения эксплуатационных характеристик элементов и аппаратов.

Таким образом, методы прогнозирования ресурса должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле. В качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов нагружения до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации аппаратов вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т.е. временного сопротивления и предела текучести металла. Для конструктивных элементов оборудования из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, работающих при нормальных условиях эксплуатации, значение предела текучести может возрастать до 20%. Заметим, что временное сопротивление ав является расчетной характеристикой при выполнении прочностных расчетов по действующим НТД. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы аппарата можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим отраслевым нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы аппарата его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности Ктв, снижение пластичности и вязкости, которые определяют ресурс длительной прочно-

Таким образом, методы прогнозирования работоспособности должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле, а в качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов нагружения до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации труб . вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т. е. временного сопротивления и предела текучести металла. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы нефтепровода можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим строительным нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы нефтепровода его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности Ктв и снижение пластичности, которые определяют ресурс

Дальнейшее повышение прочностных свойств может быть достигнуто при легировании сплава алюминием, титаном, ниобием и танталом за счет образования в структуре дисперснотвердеющих фаз на основе интерметаллидов никеля, алюминия и др.

Одновременное повышение прочностных и пластических свойств указанных алюминиевых сплавов в работе [31] объясняется измельчением размеров дендритов а-фазы и эвтектики, а также физическими характеристиками последней. Предел прочности а-твердого раствора меньше, чем эвтектики; относительное удлинение выше. Вследствие такого различия в свойствах составляющих сплава фактические его свойства в значительной степени зависят от соотношения указанных составляющих.

Закалка без последующего искусственного старения обеспечивает существенное повышение прочностных свойств и вместе с тем сравнительно высокую пластичность. Применяется для обработки нагруженных деталей, испытывающих ударные воздействия

Названная обработка вызывает более значительное повышение прочностных свойств сравнительно с обработкой Т4 за счет некоторого снижения пластичности. Применяется для обработки деталей, несущих высокие статические нагрузки и испытывающих ударные воздействия

Названная обработка вызывает максимально возможное для данного сплава повышение прочностных свойств и твердости за счет существенного снижения пластичности. Применяется для обработки деталей, не-суших высокие статические нагрузки и не испытывающих ударных нагрузок

Наиболее ценным качеством применения ВТМО является резкое повышение прочностных свойств стали при одновременном существенном улучшении сочетания прочности и пластичности. Данный вид обработки был предложен и получил распространение прежде всего в нашей стране. Данные различных авторов, полученные при исследовании многих материалов, подвергнутых ВТМО, сведены в таблицу (табл. 7).

В первую очередь это относится к металлам и сплавам с ОЦК-решет-кой, показывающим [52, 74—76] в области низких температур, с одной стороны, очень резкое повышение прочностных свойств (рис. 2,8), с другой — значительное снижение пластичности вплоть до полностью хрупкого разрушения. Такое явление вязко-хрупкого перехода имеет исключительно важное значение для практических целей, поскольку ограничивает использование при низких температурах многих конструкционных материалов с ОЦК-решеткой.

Для придания стали теплостойкости инструмент подвергают закалке и многократному отпуску. Температуру закалки стали Р18 принимают равной 1270—1290 °С, стали Р12 — 1225—1245 °С, Р6М5— 1210—1230 "С. Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения вторичных карбидов и получения при нагреве аустенита, высоколегированного хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. Это обеспечивает повышение прокаливаемости и закаливаемости, а также получение после закалки мартенсита, обладающего высокой теплостойкостью. Однако даже при очень

сталь ШХ6 (0,6% С), ШХ9 (0,9% С), ШХ15 (1,5% С) и др. При легировании хромом в шарикоподшипниковых сталях достигается повышение прокаливаемости и износостойкости. К этим сталям предъявляются повышенные требования по чистоте от неметаллических включений, которые могут быть очагами зарождения усталостных дефектов при длительной работе подшипника. Твердость сталей после закалки и низкого отпуска (150-200°С) составляет 61-66 HRC.

никель, к-рый одновременно повышает и пластичность стали. Повышение прокаливаемости может быть достигнуто также введением и др. элементов, способствующих сохранению устойчивости аустенита п тем самым увеличивающих прокали-ваемость стали. К числу наиболее активных элементов относятся хром, марганец, кремний (рис. 1); интенсивно увеличивают глубину прокали-

нагреве стали для закалки остаются вне твердого раствора, что при охлаждении стали способствует превращению аустенита в перлит и уменьшает ее прокаливаемость. Но при высокой темп-ре закалки (1200°), обеспечивающей растворение карбидов, подобные легирующие элементы оказывают более сильное влияние на повышение прокаливаемости, чем хром, марганец, крем-

f вырвало увеличение прокаливаемости стали ШХ15СГ (рис. 10). Особенно значительное (более чем трехкратное) повышение прокаливаемости с 14 до 50 мм и более наблюдается при введении молибдена. Карбидный анализ показал, что из общего количества •. молибдена и ванадия, введенного в сталь, соответственно, 0,23% и 0,30% связано в карбидной фазе и только 0,14 % Мо и 0,08% V перешло в твердый раствор.

> чительное повышение прокаливаемости стали ШХ15СГ опреде-

На основании отборочных исследований установлено, что для совместного легирования валковых сталей с пониженным содержанием углерода к перспективным легирующим элементам относятся: кремний в количестве 0,8—1,2%, обеспечивающий повышение прокаливаемое™ и прочности при удовлетворительной технологичности в процессе ковки и термической обработки; ванадий в количестве 0,1—0,2%, повышающий устойчивость против перегрева и отпуска, твердость и дисперсность карбидной фазы при небольшом повышении прокаливаемости; вольфрам в -количестве 0,3—0,5%, обеспечивающий наибольший эффект упрочнения, повышение прокаливаемости, однако несколько сни-жак5щий технологичность при термической обработке.

Стали для поверхностной закалки пламенем. При поверхностной закалке зубьев газовой горелкой одной из наиболее подходящих сталей является сталь 45. При содержании углерода более 0,4 —0,5'J/o достигается большая твёрдость поверхностного слоя, но возможно появление трещин в последнем. Прибавка к стали ванадия сообщает ей ценное свойство сопротивляемости росту зерна при высоких температурах закалки [14]. Повышение прокаливаемости и прочности закалённого слоя может быть достигнуто путём прибавления хрома (порядка 0,5'».

Ста ль для м а ш ин о с т р ое ни я. Сталь этой категории назначается для изготовления деталей, подлежащих термообработке. После закалки и отпуска сталь приобретает повышенные и более равномерно распределённые по сечению механические свойства по сравнению с аналогичной углеродистой сталью. Повышение прокаливаемости и улучшение механических свойств достигается введением в сталь небольших количеств нескольких легирующих элементов.

Хромомарганцевоникелевые стали. Повышение прокаливаемости и прочности хромомарганцевых сталей достигается дополнительным легированием их никелем.

Положительное влияние бора на повышение прокаливаемости и прочности стали проявляется лишь при микролегировании им (0,001—0,005%), когда атомы бора располагаются в приграничных слоях зерна аустенита, за-