РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ОСНОВНЫХ
МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ
Решение поставленных выше задач возможно лишь при осуществлении обобщающих
исследований, которые охватывали бы коррозионностойкие стали разных систем
легирования, структурных классов и функционального назначения с позиций природы
преобразования высокохромистых фаз и их роли в формировании свойств.
Сопоставление результатов таких исследований дает возможность выбора и
практического применения экономичных сталей, обладающих совокупностью
повышенных технологических и служебных характеристик по сравнению с
используемыми в настоящее время аналогами.
2.1. Материалы исследований, технология выплавки, прокатки, штамповки и
термообработки
Исследование влияния легирования, термической и деформационно-термической
обработки на формирование структуры и свойств проводили на сталях: мартенситный
класс – 08Х13, 12Х13, 40Х13, 18Х15Н3МШ, 14Х17Н2; мартенситно-ферритный класс –
08Х17, 12Х17, 08Х18ч, 06Х18ч, 04Х18ч; ферритный класс – 08Х18Т1, 05Х17ГТч,
08Х18ТБч, 03Х23Ю5Т, 03Х22Ю5ФБч; аустенитно-ферритный класс – 03Х17НГ8ФДч (табл.
2.1).
Сравнительные исследования влияния технологических факторов на служебные
свойства и качество металла проводили также на сталях аустенитного класса
12Х18Н9, 10Х14АГ15, 12Х18Н10Т, 10Х23Н18
(см. табл. 2.1).
Лабораторные плавки коррозионностойкой стали мартенситного класса выплавляли в
индукционной вакуумной электропечи с массой расплава 8 кг и основной
футеровкой. Исходным материалом служили стали 08Х13 или 12Х13 с подшихтовкой до
заданного химического состава. Ковку слитков осуществляли
Таблица 2.1-
Химический состав коррозионностойких сталей
Марка стали
Массовая доля элементов, %
Угле-род н.б.
Крем-ний н.б.
Марга-нец н.б.
Хром
Ни-кель
н.б.
Титан н.б.
Нио-бий
Алю-миний
Молибден
Азот
Сера н.б.
Фос-фор н.б.
РЗМ (расч.)
Каль-ций (расч.)
Медь
н, б.
8
10
11
12
13
14
15
16
08Х13
ГОСТ 5632-82
0,08
0,8
0,8
12,0-14,0
0,6
0,2
0,025
0,030
0,3
12Х13
ГОСТ 5632-82
0,09-0,15
0,8
0,8
12,0-14,0
0,6
0,2
0,025
0,030
0,3
40Х13
ГОСТ 5632-82
0,36-0,45
0,8
0,8
12,0-14,0
0,6
0,2
0,020
0,020
18Х15Н3МШ
ТУ 14-1-32-97-82
0,15-0,21
0,6
0,6
14,5-16,5
2,5-3,0
0,3-0,5
0,020
0,020
14Х17Н2
ГОСТ 5632-82
0,11-0,17
0,8
0,8
16,0-18,0
1,5-2,5
0,2
0,025
0,030
0,3
08Х17
ГОСТ 5632-82
0,08
0,8
0,8
16,0-18,0
0,6
0,2
0,025
0,035
0,3
08Х18ч
ТУ 14-1-3440-82
0,08
0,6
0,6
17,0-19,0
0,025
0,035
0,30
0,20
06Х18ч
ГОСТ 27702-88
0,06
0,6
0,6
17,0-19,0
0,025
0,035
0,32
0,20
04Х18ч
ТУ 14-1-3440-90
0,04
0,6
0,6
17,0-19,0
0,025
0,035
0,15
0,20
08Х18Т1
ГОСТ 5632-82
0,08
0,8
0,7
17,0-19,0
0,6-1,0
0,025
0,035
Продолжение таблицы 2.1.-
7
10
11
12
13
14
15
16
03Х18ТБч
ТУ 14-15-321-93
0,035
0,8
0,8
15,0-18,0
0,01-0,25
0,01-0,25
0,20
0,10
05Х17ФТч
ТУ 14-1-2441-89
0,1
0,6
0,6
14,0-18,0
0,1-0,7
0,1-0,8
0,025
0,035
0,01-0,1
Ва 0,001-0,05
12Х18Н9
ГОСТ 5632-82
0,12
0,8
2,0
17,0-19,0
8,0-10,0
0,03
0,035
10Х14АГ15
ГОСТ 5632-82
0,10
0,8
14,5-16,5
13,0-15,0
0,15-0,25
12Х18Н10Т
ГОСТ 5632-82
0,12
0,8
2,0
17,0-19,0
9,0-11,0
Ј 0,7
0,025
0,030
10Х23Н18
ГОСТ 5632-82
0,10
1,0
2,0
22,0-25,0
17,0-20,0
0,025
0,030
03Х23Ю5Т
ГОСТ 10994-74
0,05
0,5
0,3
22,0-24,0
0,6
0,2-0,5
5,0-5,8
0,015
0,030
03Х22Ю5ФБч
Пр.№ 891-01
0,03
0,4
0,3
21,8-22,3
0,1
0,2-0,4
5,2-
5,6
< 0,1
< 0,02
0,015
0,030
Ј 0,1
Ва 0,0015
на пневматическом молоте при температуре 1150…950°С.
Опытно-промышленные плавки стали 18Х15Н3МШ осуществляли в основной дуговой
25-ти тонной электропечи. Раскисление производили алюминием в количестве 0,8
кг/т жидкого металла. Разливали сталь на установке полунепрерывной разливки
(УПНРС) из ковша с основной футеровкой (температура металла в момент разливки
составляла 1600…1625°С) через стакан диаметром 60 мм в кристаллизатор 370х370
мм. Металл в кристаллизаторе защищали от вторичного окисления присадкой
экзотермической смеси на основе силикокальция. Скорость вытяжки (разливки) в
установившемся режиме составляла 0,35-0,40 м/мин. Три электрода длиной по
девять метров охлаждали на воздухе, а затем через 10-24 часа отжигали в
термических печах по режиму: нагрев со скоростью 100°С/час до 700°С, выдержка
4-6 часов (садка массой 20-55т), охлаждение на воздухе. Электроды с заданным
химическим составом подвергали дробеструйной обработке или абразивной зачистке
для удаления окалины перед электрошлаковым переплавом. Переплав электродов
производили в печах ЭШП ОКБ-1065 под флюсом АНФ-6 в кристаллизаторах сечением
565х565 мм со скоростью наплавления 7-8,5 кг/мин. После отключения тока слитки
массой четыре тонны выдерживали в кристаллизаторе 50 мин., затем замедленно
охлаждали в футерованных колпаках в течение 24-48 часов. Отжиг слитков
производили по режиму: посадка в печь, нагретую до температуры 300…350°С,
подъем температуры со скоростью 70°С/час до 680°С, выдержка 70 часов, затем
охлаждение со скоростью 50°С/час до температуры 500°С. После осмотра отожженные
слитки передавали в прокатный цех для подогрева в нагревательных колодцах.
Температура начала прокатки слитков составляла 1250°С, а конца - 850°С. После
прокатки заготовки охлаждали на воздухе в течение 24-72 часов