Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СВАРИВАЕМЫЕ СТАЛИ МАССОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С ЭКОНОМИЧНЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ

Широкое применение высокопрочных свариваемых сталей для изготовления сварных конструкций, современного грузоподъемного и транспортного оборудования и др. сдерживается изза их высокой стоимости. Рассмотрены вопросы изыскания состава и технологии производства экономнолегированных сталей, содержащих в 2—3 раза меньше легирующих элементов по сравнению с применяемыми в настоящее время при сохранении механических свойств на том же уровне.

Среди сталей массового назначения выделяются высокопрочные свариваемые стали с пределом текучести >700 Н/мм2, обладающие хорошей вязкостью и пластичностью, которые применяют для изготовления сварных конструкций, грузоподъемного и транспортного оборудования и др. Высокий комплекс свойств, а также сохранение высокой прочности в зоне термического влияния при сварке позволяют экономить до 30% металла, что обусловливает заинтересованность металлопотребляющих отраслей.

Недостатком этих сталей в современных условиях является относительно высокая их стоимость, определяемая сравнительно высоким содержанием дефицитных легирующих элементов (никель, молибден и др.). Этого недостатка можно избежать путем более широкого использования микролегирования (В, V, Ti и др.), что позволяет существенно уменьшить содержание основных легирующих элементов при существенном улучшении свариваемости и вязкости стали.

Дополнительным фактором удешевления производства и улучшения структуры и комплекса свойств является переход к скоростной термической обработке и в частности применение скоростного (кратковременного) отпуска.

Одной из таких сталей, производимых по новой более дешевой технологии, является сталь марки 15Г2МФТР (см. таблицу). Сравнение этой стали с ранее применяемыми (в частности со сталью 14ХГНМДАФБТ) показывает, что она содержит в 3 раза меньше легирующих при сохранении механических свойств на том же уровне.

Из данных рис. 1 видно, что стали, легированные хромом, не устойчивы к отпуску, быстро разупрочняются. Высокий предел текучести сохраняется у них только до температур отпуска 500 °С, между тем у сталей, легированных марганцем, разупрочнение наблюдается при температурах выше 600 °С. Это связано с выделением при отпуске при 400— 500 °С карбида хрома СгуС^, образование которого препятствует выделению* карбонитри дов. Карбид хрома быстро коагулирует и не задерживает процесса рекристаллизации, протекание которой приводит к разупрочнению стали. В случае легирования марганцем при отпуске при 600—630 °С выделяется дисперсная фаза V(CN), тормозящая рекристаллизацию и, следовательно, разупрочнение.

Другим важным фактором, определяющим уровень прочности стали, является ее прока ливаемость. Показано соответствующее отрицательное влияние титана, что требует ограничения его добавки уровнем 0,04%. Нивелирование этого недостатка достигается применением титана в комплексе с бором. Еще более эффективна комплексная микродобавка Мо + В + V + Ti. При этом прокаливаемость стали увеличивается в 4 раза и превосходит прокаливаемость стали с 1% Ni (рис. 2).

Исследовали влияние микролегирования на структурные параметры, определяющие вязкость стали. В отличие от никеля, усиливающего склонность к росту зерна, комплексное микролегирование марганцовистых сталей обеспечивает более мелкое зерно и хорошую хладостойкость стали. Слабая чувствительность этих сталей к росту аустенитного зерна при нагреве в значительной степени определяет благоприятные показатели свариваемости, формируя дисперсную структуру и уровень ударной вязкости в ОШЗ и ЗТВ шва (рис. 3).

При стандартном режиме отпуска (4—8 мин/мм) важным фактором, влияющим на свойства, является выделение (и коагуляция) большого количества карбидов цементитного типа, снижающих вязкость стали пропорционально содержанию углерода в стали.

Показана возможность замены стандартного режима отпуска термоулучшаемой малолегированной стали 15Г2МФТР на ускоренный (0,8— 1,2 мин/мм) с целью удешевления технологии. Ускоренный отпуск, проводимый при более высокой температуре, обеспечивает достижение свойств, равноценных использованию стандартного отпуска. Контролирующими факторами, отвечающими за прочность при скоростном отпуске, являются высокие дисперсность и гетерогенность структуры, мелкое зерно, образование субструктуры, равномерно распределенная дисперсная фаза.

Таким образом, применение новой стали, не содержащей дефицитных легирующих элементов, в сочетании с более дешевой технологией позволили снизить себестоимость производства ВСС на 30% при хорошем комплексе потребительских характеристик.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994

Экспертиза

на главную