Замедленном охлаждении

При нагреве в водородсодержащих атмосферах возможно наводо-роживание стали, что приводит к снижению ее пластичности и росту склонности к замедленному разрушению. Кроме того, возможно и нежелательное обезуглероживание поверхности. Поэтому в последнее время широко начинают применять относительно маловодородную атмосферу (20 % СО, 20 % Н, и 60 % N,).

Наличие в металле эндогенных шлаковых включений, служащих концентраторами напряжений, сильно влияет на физико-механические свойства металла шва, в частности, на его пластичность и ударную вязкость. При сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей ударная вязкость достаточно большая и влияние концентраторов напряжений мало, но при сварке средне-и высокоуглеродистых и легированных сталей, запас пластичности у которых мал, влияние таких концентраторов может привести к образованию холодных трещин или замедленному разрушению при высоком уровне напряжений и при наличии других охрупчи-вающих факторов (водород).

сопротивляемость образованию холодных трещин и замедленному разрушению;

Холодные трещины — один из случаев замедленного разрушения «свежезакаленной» стали. Закономерности замедленного разрушения следующие: 1) разрушение носит межкристаллический характер; 2) разрушение происходит через некоторый инкубационный период после приложения нагрузки при условии деформирования с малыми скоростями (ё ^ 10~4 с ) или действия постоянного усилия; 3) сопротивляемость замедленному разрушению значительно меньше кратковременной прочности и зависит от времени действия нагрузки (рис. 13.27); 4) сопротивляемость замедленному разрушению стремится к некоторому минимальному значению (0р.тт), которое соответствует периоду времени 10...20 ч после окончания термического воздействия и приложения минимальной разрушающей нагрузки; затем сопротивляемость разрушению возрастает в течение от 1 сут до 10 сут в результате так называемого процесса «отдыха»; 5) склонность к замедленному разрушению полностью подавляется при охлаждении ниже 200 К, восстанавливаясь при последующем нагреве до нормальной температуры, заметно ослабляется при нагреве до 370...420 К и полностью исчезает при нагреве до 470...570 К.

Рис. 13.27. Зависимость сопротивляемости замедленному разрушению ар от времени / действия нагрузки

Обоснованный выбор материалов, отвечающих требованиям технологичности и эксплуатационной надежности. Основные показатели свариваемости металла, как одного из главных критериев технологичности, следующие: чувствительность к окислению при сварке; реакция на термодеформационный цикл сварки, выражающаяся в склонности к перегреву, росту зерна, структурно-фазовым превращениям, степени разупрочнения; сопротивляемость образованию горячих трещин; сопротивляемость замедленному разрушению (трещины «холодные», повторного нагрева); чувствительность к порообразованию; эксплуатационные показатели. Свариваемость, являясь технико-экономическим показателем, предопределяет выбор вида и технологии сварки. Одним из главных эксплуатационных показателей, наряду с обеспечением равнопрочности металла сварного соединения и основного металла, являются достаточные коррозионно-механическая прочность и долговечность.

Основное внимание уделяется композитам, армированным высокопрочными волокнами; им посвящено восемь глав книги. В остальных двух главах книги излагаются свойства композитов с дисперсными включениями. Рассмотрены как микромеханические аспекты разрушения, так и феноменологические подходы, учитывающие структуру материала косвенным образом. Большое внимание уделяется усталостному и замедленному разрушению композитов.

После описания некоторых временных свойств составляющих материалов самое время исследовать временные свойства и самих композитов. В отличие от некоторых механических свойств волокнистых композитов, которые могут быть определены по «правилу смесей», определение длительной прочности вообще гораздо сложнее. В особенности это проявляется, если'рассматривать хрупкие волокна, которые в окружении вязкоупругой матрицы обладают различными значениями прочности. Такая комбинация волокно — матрица может привести к замедленному разрушению композита под напряжением, даже если он однонаправленный и нагрузка прикладывается в направлении волокна.

Некоторые исследователи считают, что склонность закаленной стали к замедленному разрушению связана не столько с присутствием водорода и среды, сколько с закономерностями мартен-ситного превращения, приводящего к возникновению в структуре стали остаточных микронапряжений вследствие «динамического» эффекта при столкновении быстрорастущих мартенситных кристаллов друг с другом или с границами зерен [91, 131]. Этим объясняется ЗР сталей по границам старых аустенитных зерен [90]. Склонность к ЗР объясняют постепенным накоплением дефектов структуры, образующихся в результате вязкого течения по границам зерен [113]. Склонность к ЗР возрастает с увеличением податливости нагружающей системы. Так, при длительном нагружении на растяжение с перекосом 12° болтов диаметром 10 мм из стали ЗОХГСА (в состоянии закалки с

Наибольшая склонность к замедленному разрушению проявляется в деформированном материале в высотном направлении волокна. На склонность к замедленному разрушению сталей, содержащих водород, значительное влияние оказывает прочность и структура: чем выше прочность, тем больше отрицательное влияние водорода на механические свойства сталей [69].

Природа влияния температуры на склонность к замедленному разрушению наводороженных металлов заключается, по-видимому, в ускорении диффузионных процессов, которые определяют концентрацию водорода в напряженных зонах образца, и, в частности, в вершине развивающейся трещины [16].

Степень развития столбчатых кристаллов будет варьироваться главным образом в зависимости от химического состава металла, степени его перегрева, от размера слитка, скорости разливки, формы изложницы и толщины, а также температуры ее стенок. Эти факторы будут влиять на скорость теплоотвода и образование больших или меньших градиентов температур внутри объема кристаллизующейся стали и т. д. Повышение степени перегрева и увеличение скорости охлаждения слитка способствует увеличению доли столбчатых кристаллов и может повести к полной транскристаллизации, как это показано на рис. 34,а; при несколько замедленном охлаждении в центре слитка образуется зона равноосных кристаллов (рис. 34,6).

2 Точка М„ у этих сталей находится около 250°С, поэтому при замедленном охлаждении (как охлаждение ,в масле) первые порции мартенсита, образовавшиеся в начале мартенситного интервала, успевают распасться.

Приведены результаты исследования закономерностей поведения водорода при замедленном охлаждении слябов, непрерывно-литых заготовок и листа из сталей типа 09Г2(СФБТ), 17Г1С, 14Г2АФ. Рее смотрен способ интенсификации обезводороживания непрерывно-яг тых заготовок при замедленном охлаждении с контактным поглотителем водорода (1СПВ). Применение КПВ способствовало снижению диффузионно-подвижного водорода, повышению и стабилизации механических свойств в готовом листе.

Наплавка стеллита производится на детали, предварительно подогретые до 750—> 800° С. Наплавленные детали охлаждаются медленно (с печью). Необходимость в предварительном нагреве и замедленном охлаждении вызвана разностью коэффициентов

Хромоникельмолибде новые стали Х17Н13М2Т и Х17Н13МЗТ применяются при изготовлении аппаратуры для производства искусств, удобрений, в писчебумажной пром-сти, в химич. машиностроении и нефтеперерабатывающей пром-сти. Стали показывают высокую коррозионную стойкость против сернистой, кипящей фосфорной, муравьиной и уксусной к-т, а стали с повышенным содержанием молибдена — в горячих растворах белильной извести. Стали с повышенным содержанием углерода (>0,07%) приобретают склонность к межкристаллитной коррозии при сварке и замедленном охлаждении, а также в условиях длит, нагрева в интервале умеренных темп-р. При кратковрем. нагреве в интервале умеренных темп-р (сварка) удовлетворит, результаты получаются при применении стали с содержанием углерода ниже 0,07% или еще лучше

механич. св-вах, при замедленном охлаждении они значительно ниже, чем при быстром

а — оптимальный режим ТМО; б — начало развития рекристаллизации при высоких температуре и скорости деформирования и замедленном охлаждении; в — то же, что б, но при более полном протекании и рекристаллизации

Установлено, что медленно охлажденные сплавы при значительном содержании хрома (30—60%) выделяют при температуре ниже 800° С новую немагнитную (ингер-металлидную) фазу, которая названа а-фазой. Эта составляющая в чистом виде представляет собой химическое соединение Fe с Сг и отвечает составу соединения FeCr, при содержании ~48,2% Сг; при высоких температурах (выше 800° С) она находится в твердом растворе и выделяется при замедленном охлаждении. Выделяющееся интерметаллидное соединение вызывает увеличение твердости сплава при одновременном значительном уменьшении объема, что часто является причиной повышенной хрупкости и образования трещин металла от напряжения.

нагрев до 700—800° С устраняет хрупкость этих сталей, если они ее приобрели при замедленном охлаждении. Зависимость механических свойств стали 4Х10С2М от температуры показана на рис. 7.

Когда содержание Ti или Nb в стали находится на нижнем пределе по отношению к С, сталь не всегда обеспечивает отсутствие склонности к межкристаллитной коррозии, особенно в условиях длительной службы деталей при высоких температурах. С одной стороны, это связано с влиянием азота, всегда присутствующего в стали и образующего нитриды титана, и, с другой стороны, влиянием высоких температур закалки. При закалке стали типа 18-8 с Ti с очень высоких температур часть карбидов хрома растворяется и при замедленном охлаждении выделяется по границам зерен, сообщая стали склонность к межкристаллитной коррозии. Поэтому перегрев стали при термической обработке (выше 1100° С) или сварке считается вредным, особенно в тех случаях, когда соотношение между Ti и С находится на нижнем пределе по формуле Ti >; 5 (С — 0,03%).

Рекристаллизационный отжиг после холодной прокатки производится в печах ,с температурой 700° С в течение 10—12 час. Листы укладываются толстыми стопами по 10 т и для предохранения их от окисления отжигаются в сварных ящиках или под колпаками с защитной атмосферой. При замедленном охлаждении листов в толстых стопах увеличивается опасность получения малопластичной (хрупкой) стали с значительными выделениями структурно свободного цементита.