Влияние деформационной и термической обработки на структуру и свойства стали 10Г2ФБ с различным исходным состоянием
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
°зом, для получения качественного листового проката с категорией прочности Х70/К60 необходимо обеспечить содержание марганца 1,30-1,50% и ниобия 0,04-0,06%. Такая сталь будет иметь частично бейнитную микроструктуру.
Рисунок 1.5 - Комплексное влияние марганца и ниобия на предел текучести ?т(МПа), ударную вязкость КСV и долю волокна в изломе В(%) листовой стали. Цифры у кривых - значения соответствующих характеристик
сталь прокатка обработка нефтепровод
Таким образом, при микролегировании ниобием стали упрочняющий эффект марганца значительно повышается, что связано, по-видимому, с дополнительным измельчением зерна. При содержании ниобия около 0,02% предел текучести стали повышается на 100МПа. В этом случае удается достичь значительного экономического эффекта (16 долларов США за 1 т. стали) за счет замены добавки 1,00%Mn на 0,02%Nb.
Наиболее уместный шаг в развитии высокопрочных низколегированных сталей - это исключение использования углерода в качестве упрочняющего элемента, так как он отрицательно влияет не только на свариваемость, но и на вязкость стали (рис.1.6).
Рисунок 1.6 - Влияние различных факторов, вызывающих повышение предела текучести на изменение температуры вязко-хрупкого перехода ?tв.-хр
Упрочнение по остальным рассмотренным механизмам также оказывает отрицательное влияние на вязкость стали, кроме механизма измельчения зерна, который увеличивает как прочностные характеристики, так и вязкость металла. Таким образом, измельчение зерна - необходимый путь развития высокопрочных низколегированных сталей.
2. Проблемы и решения структурной неоднородности (полосчатость), ее причины появления
На практике стали в отличие от идеальных - неоднородны и несовершенны как по составу, так и по своему строению: макро-, микро- и тонкой структуре. Величина, характер и степень равномерности распределения этих несовершенств и определяет свойства реальных сплавов, их поведение в процессах обработки, их прочность и работоспособность в конкретных условиях службы деталей. Схематично неоднородность состава и несовершенства строения кристаллов и кристаллитов можно разделить на два вида: биографические и обработки.
Биографические несовершенства, прежде всего, связаны с исходным составом сплава и условиями его кристаллизации. Наиболее ярким примером такого несовершенства в реальных сталях является зональная и особенно дендритная ликвация, под которой понимается химическая неоднородность сплава в пределах одного кристалла (кристаллита). Большинство элементов в стали, включая углерод, ликвируют от оси дендрита к междуосным пространствам. Совместная ликвация элементов-примесей может и усиливать и ослаблять степень дендритной химической неоднородности легированных сталей.
Для потребителя стали важна не столько сама междендритная неоднородность стали, а связанная с ней полосчатость структуры, строчечное расположение отдельных ее составляющих (неметаллических включений, карбидов), анизотропность механических свойств деформированной стали. Степень анизотропности оценивают по величине отношения значения того или иного свойства (?в, ?т, ?, ?, ан), определенного при испытании образцов, вырезанных в направлении прокатки, к тем же характеристикам, определенным на образцах, вырезанных поперек направления течения металла.
Чем сильнее загрязнена сталь неметаллическими включениями (особенно нитевидной формы), чем больше в ней содержится карбидов, нитридов и других труднорастворимых соединений, тем ниже оказываются механические свойства стали в поперечном направлении.
Несовершенства обработки также могут влиять на развитие полосчатости в стали. Несовершенства обработки могут быть связаны с:
процессами нагрева - аустенизации, гомогенизации и т.д.;
с условиями охлаждения;
с процессами стабилизации сплава (отпуском, старением, коагуляцией карбидной фазы);
со специально создаваемой химической или физической неоднородностью
Высокотемпературный нагрев - гомогенизация - в известной мере устраняет химическую неоднородность стали в пределах кристалла. Вместе с тем аустенизация, гомогенизация может приводить и к диаметрально противоположному процессу - к появлению неоднородности состава в микрообъемах при наличии в стали малых количеств поверхностно активных относительно железа (горофильных) элементов. Происходит образование концентрационной неоднородности в объеме зерна. С обогащением его граничных или межблочных зон каким-либо элементом или элементами, характерной особенностью которых является значительная разница в величинах их атомных радиусов, по сравнению с атомным радиусом растворителя (в стали - железа является проявлением внутренней адсорбции сплава. Перераспределение отдельных легирующих элементов (или примесей в объеме зерна при нагреве стимулируется способностью чужеродных атомов понижать избыточную энергию структурных неоднородностей. Особенно заметное влияние на свойства сплава оказывает внутренняя адсорбция тогда, когда в результате уменьшения поверхности грани: (например, при росте зерна аустенита в процессе высокотемпературное нагрева) концентрация горофильного элемента превзойдет (при выдержке или в процессе последующего быстрого охлаждения) предел растворимости. В этом случае становится возможным локальный распад твердое раствора с выделением дисперсных частиц избыточной фазы, хотя усредненный состав сплава еще далек от достижения предела рас?/p>