Диссертация (1143676), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Они перемежаются сучастками межкристаллитного разрушения с мелкоямочным рельефом.Таким образом, для проведения исследований подготовлено опытное сварноесоединение 2,25Cr-1Mo-V стали (часть №1 пробы), металл шва которого показалвысокую склонность к образованию ТПН при отпуске. Металл пробы часть №1(после НДТО 350°С – 7,0 ч) использован для проведения натурных испытаний ифизическогомоделированияпоопределениютемпературногообразования трещин повторного нагрева в металле шва 2,25Cr-1Mo-V.интервала143ТрещиныШовРисунок 5.1 – Вид трещин, обнаруженных в месте расположения дефектов порезультатам УЗК. Дефекты являются множественными поперечными трещинами,расположенными в центре шва.а)б)Рисунок 5.2 - Микроструктура металла шва в поперечном сечении, ТПНрасполагается по границам зерен, х500.Режим послесварочного отпуска: 660°С – 2,5 ч + 705°С – 8,0 ч.144а)б)в)г)Рисунок 5.3 – Фрактограммы излома по дефектам - ТПН:а – общий вид;б, в, г – межкристаллитные несплошности с испаренным рельефом – типичныйхарактер разрушения для ТПН.Режим послесварочного отпуска: 660°С – 2,5 ч + 705°С – 8,0 ч.1455.2 Исследование влияния температуры отпуска на склонность металла шва2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагревас помощью физического моделированияИсследование по определению температуры наибольшей склонностиметалла шва 2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагревапроизводилось на образцах, отобранных от металла шва вдоль направления сварки.Схема вырезки образцов из сварного соединения представлена на рисунке 5.4.Моделирование процесса образования ТПН производилось по специальноразработанной методике на машине для статического растяжения фирмы Инстронс резистивным нагревом.

Контроль температуры осуществлялся термопарой,закрепленной в центре рабочей части образца.Рисунок 5.4 – Схема расположения образцов для моделирования процессаобразования ТПН. Опытное сварное соединение часть №1 (350°С – 7,0 ч).Методика испытаний, то есть параметры моделирования были следующими(рис. 5.5, 5.6): металл образца перед началом испытания находился в состоянии послесварки и НДТО 350°С – 7,0 ч;146 чтобы избежать влияния нагревов при температурах ниже температурывыдержки (Тв), нагрев образца до Тв производили с максимально возможнойскоростью (нагрев от 20°С до Тв производили за 12±2 мин); Тв задавали в диапазоне 600÷680°С, что соответствует основному диапазонутемператур проведения промежуточных послесварочных отпусков сварныхсоединений хромомолибденованадиевой стали; для протекания диффузионных процессов в металле шва образецвыдерживали при Тв в течение 20±1 мин; для имитации напряжений, возникающих в сварном соединении во времятермической обработки, после выдержки при Тв образец подвергалсярастяжению со скоростью 1 мм/мин с поддержанием температуры выдержки; растяжение вели до разрушения образца; определяли характеристики прочности и пластичности.700НагревВыдержкаРастяжение600Температура, °С500400300200100005101520Время, мин25303540Рисунок 5.5 – Параметры физического моделирования для определения склонностиметалла шва 2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева.147Рисунок 5.6 – Фактические параметры физического моделирования одногокомплекта образцов для определения склонности металла шва 2,25Cr-1Mo-V кобразованию трещин повторного нагрева (напряжение – деформация образца).Основной задачей моделирования являлось определение температурыотпуска, при которой наблюдается наибольший «провал» пластичности металлашва 2,25Cr-1Mo-V.

Так как «провал» пластичности связан с активацией процессовдисперсионного твердения, приводящих к чрезмерному упрочнению тела зерна испособствующих образованию трещин по границам зерен, то очевидно, что дляснижения вероятности образования ТПН необходимо избегать нахожденияметалла в области температур «провала» пластичности.Вид образцов после испытания приведен на рисунке 5.7, полученныерезультаты моделирования приведены в таблице 5.2 и отображены графически нарисунке 5.8. Каждый результат является среднеарифметическим значений,полученных после трех испытаний.Из полученных данных видно, что при увеличении температуры выдержкиот 600°С до 680°С происходит равномерное снижение предела прочности и пределатекучести металла шва 2,25Cr-1Mo-V от σв=787 МПа, σ0,2=757 МПа до σв=522 МПа,σ0,2=508 МПа.

Снижение характеристик прочности происходит из-за повышения148температуры испытаний и из-за интенсификации структурных изменений приувеличении Тв.а)б)Рисунок 5.7 – Типичный вид образцов после испытаний: а) образец, испытанныйпри 600°С (относительное сужение 59,2 %), б) образец, испытанный при 650°С(относительное сужение 39,8 %).Таблица 5.2 – Результаты физического моделирования для определения склонностиметалла шва 2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева.Температураиспытания, °С600среднее620среднее650среднее680среднееПределпрочности,Мпа785788787787742739739740637655639644514518534522Пределтекучести 0,2%,Мпа755761756757716708710711623639626629500504520508Относительноеудлинение, %Относительноесужение, %18,017,417,817,716,016,516,216,213,712,213,813,214,513,912,313,661,258,359,259,247,846,246,446,840,235,139,838,443,943,542,743,4149Результаты физического моделирования8006070050600500404003030020200101000Относительное удлинение и сужение, %70Предел прочности, МПаМпаПредел текучести 0,2%, МПаМпаОтносительное удлинение, %Относительное сужение, %0590600610620630640650660670680690Температура испытания, °СРисунок 5.8 – Графическое изображение результатов физического моделирования для определения склонности металлашва 2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева.149Предел прочности и текучести, МПа900150Как видно из рисунка 5.8, при изменении температуры выдержки образца от600°С до 650°С относительное сужение металла шва 2,25Cr-1Mo-V постепенноснижается от 59,2 до 38,4 %.

Дальнейшее увеличение температуры выдержки до680°С приводит к росту величины относительного сужения до уровня около 43,4%.Относительное удлинение в диапазоне температур 600÷680°С имеет ту же, номенее выраженную тенденцию к снижению относительного удлинения в областитемпературы выдержки 650°С.Снижение величины относительного сужения и удлинения при изменениитемпературы выдержки образца от 600°С до 650°С связано с процессамидисперсионного твердения. При сопоставлении полученных данных и результатовисследования микроструктуры и рентгеноструктурного анализа (Глава 4)установлено, что снижению величины относительного сужения и удлинениясопутствует рост количества мелкодисперсных карбидов хрома, молибдена,ванадия, преимущественно типа M7C3 и M2C , которые связывают с образованиемТПН [5, 22].

Увеличение же температуры выдержки образца с 650°C до 680°Cсогласно результатам, полученным в настоящей работе (Глава 4), сопровождаетсяувеличением размеров (коагуляцией) отдельных карбидов по границам и в телезерен/дендритов, значительным снижением содержания карбидов типа M7C3, что всовокупности с одновременным снижением предела прочности и текучестиметалла шва приводит к повышению величины относительного сужения иудлинения.Такимобразом,характеризуетсятемпературанаибольшимвыдержкиснижениемвблизи650°Спластичности(640-660°С)металлашва2,25Cr-1Mo-V, что может спровоцировать образование ТПН.

В процессе выдержкипри температурах 600-630°С и 680°С металл шва 2,25Cr-1Mo-V обладает болеевысоким уровнем пластических свойств в исследуемом диапазоне температур и,как следствие, меньшей склонностью к образованию ТПН. Поэтому дляпромежуточного отпуска следует применять температуры выдержки 620°С и680°С.1515.3 Исследование влияния температуры отпуска на склонность металла шва2,25Cr-1Mo-V к образованию трещин повторного нагрева с помощьюнатурных испытаний и сопоставление полученных данныхс результатами физического моделированияДля определения температурного интервала активации процесса образованияТПН часть №1 пробы была разрезана на секторы длиной по 300 мм, каждый изкоторых был термически обработан по следующим режимам:- 350°С – 7,0 ч;- 620°С – 1,0 ч;- 650°С – 2,5 ч;- 660°С – 2,5 ч- 680°С – 4,0 ч;- 680°С – 6,0 ч;- 705°С – 8,0 ч.Нагрев и охлаждение до температур выдержки производились со скоростямине более 50°С/ч.От каждого сектора после термической обработки было отобрано и испытанопо два образца на статический боковой изгиб для провокативного выявлениявозможных трещин (микрорещин) типа ТПН.Результаты испытаний на статический боковой изгиб приведены втаблице 5.3, типичный вид образцов после проведения испытания на статическийизгиб - на рисунке 5.9.На растянутых поверхностях образцов, находящихся в состоянии послетермической обработки по режимам 350°С – 7,0 ч, 620°С – 4,0 ч, 680°С – 4,0 ч,680°С – 6,0 ч и 705°С – 8,0 ч трещин не обнаружено даже после изгиба образцов до180°.

Характеристики

Список файлов диссертации