ГЛАВА 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материал исследования
Материалом исследования служили: а) образцы низкоуглеродистой
нестабилизированной аустенитной коррозионностойкой хромоникелевой стали марки
03Х18Н11 опытных плавок с содержанием углерода 0,018, 0,030 и 0,050 % вес.,
после различных режимов провоцирующего нагрева; б) горячекатаные трубные
заготовки, горяче- и теплодеформированные трубы из стали марки 03Х18Н11
опытного, опытно-промышленного и промышленного производства с различным
содержанием углерода (0,014…0,033 % вес.) в пределах марочного состава (таблица
2.1); в) низкоуглеродистая аустенитная сталь 02Х17Н15Р опытных плавок без бора
и с разными его добавками (таблица 2.2) после различных режимов термической
обработки: закалки в воду от температур 850…1200 °С через каждые 50 °С и после
закалки от этих температур и провоцирующего отпуска при 650 °С с выдержкой 2
часа; г) образцы кованых заготовок, горяче- и холоднодеформированных труб из
легированной бором стали 02Х17Н15Р промышленного производства (таблица 2.2 *).
Таблица 2.1
Химический состав стали 02-03Х18Н11 промышленного производства
№№
плавок
Содержание элементов, % вес.
Cr
Ni
Mn
Si
7466
0,030
17,32
12,43
0,94
0,23
0,004
0,013
0,050
7468
0,030
17,60
11,56
0,92
0,21
0,004
0,012
0,067
7718
0,020
17,20
12,05
1,42
0,33
0,004
0,009
0,110
212664
0,022
17,80
11,60
0,80
0,27
0,014
0,029
0,024
218298
0,019
18,80
11,25
1,08
0,31
0,025
0,014
0,026
218375
0,014
18,10
11,60
0,94
0,29
0,028
0,014
0,019
218387
0,020
18,60
11,40
1,05
0,29
0,027
0,014
18534
0,033
17,95
11,30
0,86
0,26
0,014
0,024
0,029
Таблица 2.2
Химический состав стали 02Х17Н15 опытных плавок
с различными добавками бора
Условный номер плавки
Содержание элементов, % вес.
Si
Mn
Cr
Ni
0,018
0,31
0,35
0,014
0,013
15,7
15,2
0,016
0,20
0,30
0,023
0,013
15,6
15,2
0,003
0,016
0,21
0,32
0,022
0,013
15,8
15,2
0,033
0,016
0,18
0,31
0,022
0,013
15,9
15,2
0,060
0,018
0,43
0,34
0,016
0,010
16,3
15,3
0,40
0,010-0,020
0,30-0,40
0,36-0,42
0,011-0,020
0,006-0,011
16,90-17,35
15,10-15,38
0,16-0,22
* - Сталь промышленного производства
2.2. Методы и методики исследования
При выборе оптимальных с точки зрения стойкости против МКК режимов
термообработки опытных образцов, а также образцов горяче- и
холоднодеформированных труб применяли термические обработки на твердый раствор
(закалки от различных температур аустенитизации) и последующие
сенсибилизирующие отжиги, провоцирующие появление склонности к МКК.
Образцы опытных плавок стали типа 03Х18Н11 с содержанием углерода 0,18; 0,3 и
0,5 % вес. С подвергали провоцирующим нагревам в широком температурно-временном
интервале, выбранном нами с учетом имеющихся в литературных данных [], с целью
получения металла с разной степенью склонности к МКК (табл. 2.3).
На полученном материале определяли температурно-временные области склонности к
МКК при испытании двумя методами: ДУ, ГОСТ 6032 и ТЩК с построением
температурно-временных зависимостей появления склонности к МКК (кривых
Роллассона).
Термические обработки проводили в лабораторных условиях в камерных и муфельных
электропечах с окислительной атмосферой. Температуру нагрева контролировали с
помощью устанавливаемых в своде печей платино-платинородиевых термопар,
работающих в комплекте с потенциометром типа «Brown» (шкала 0…1600 °С,
допустимая погрешность ± 0,8 %). В производственных условиях термообработки
осуществляли в проходных газовых, электрических и нормализационных печах.
Вакуумные термические обработки образцов и труб из борсодержащей стали
осуществляли в лабораторной электрической муфельной вакуумной печи типа МПВ-3 с
молибденовым нагревателем, а в производственных условиях – в камерной печи ОКБ
554 АМ и в муфельных вакуумных печах типа ОКБ 1371А.
Таблица 2.3
Режимы провоцирующих нагревов образцов опытных плавок
из стали 03Х18Н11
Содержание
углерода,
% вес.
Режим провоцирующего нагрева
Температура,
єС
Время выдержки, час.
0,018
400
1; 2; 20
550
50
600
5; 10
650
2; 5; 10
0,03
550
20
600
1; 2; 5
650
0,5; 1
700
1; 5
0,05
550
7; 9
600
1; 3; 5
650
0,25; 0,5
700
1; 3; 5
Исследование микроструктуры металла производили на оптическом микроскопе
«Neophot-2» после электролитического травления металлографических шлифов в 10
%-ном водном растворе щавелевой кислоты или в растворе азотной кислоты.
Величину зерна оценивали по ГОСТ 5639-79 и методом секущих линий, при этом
использовали 5 секущих в каждом из трех полей зрения при увеличении 100 ґ. Для
более детальной количественной оценки структурных составляющих исследуемых
сталей (a-фазы, боридной фазы, величины аустенитных зерен) использовали
автоматический анализатор структуры «Эпиквант», фирмы Карл Цейс, Иена;
рентгеновский сканирующий микроанализатор фирмы «Cameca», Франция; результаты
обрабатывали с помощью компьютерной программы IPP 3 (Image Pro Plus 3).
Электронномикроскопические исследования проводили на электронном микроскопе ЭМ
125 методом углеродных реплик с извлечением и с оттенением платиной, а также
методом тонких фольг на просвет в сочетании с микродифракцией от выбранных
участков. Образцы-фольги для электронномикроскопических исследований готовили
электрополировкой плоских заготовок в электролите, содержащем равные количества
фосфорной и серной кислот, при напряжении 7… 9 В и плотности тока 0,1 А/см2.
Рентгеноструктурные исследования холоднодеформированных труб из стали 03Х18Н11
после рекристаллизац