Структура и свойства теплоустойчивой 3% Cr-Mo-V стали после термической обработки применительно к дискам паровых турбин
Построена термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита безвольфрамовой стали, проведен расчет температурных полей при закалке натурных изделий. Определены скорость охлаждения при закалке дисков, 5−2°Сс, обеспечивающая распад преимущественно в бейнитной области, и время охлаждения в закалочной среде, необходимое для завершения структурных превращений. Предложено уточнить режим… Читать ещё >
Содержание
- 1. Современное состояние вопроса
- 1. 1. Критерии выбора материалов для дисков паровых турбин с рабочей температурой до 550° С
- 1. 2. Теплоустойчивые Cr-Mo-V и Cr-Mo-W-V стали, применяемые для дисков турбин
- 1. 3. Влияние химического состава и структуры на свойства теплоустойчивых сталей
- 1. 4. Технология изготовления турбинных дисков
1.5. Некоторые результаты исследований металла крупных поковок из 3% Cr-Mo-W-V стали и статистический анализ промышленных заготовок 18 1.6.Оптимизация химического состава 3% Cr-Mo-W-V стали 21 1.7 .Постановка задачи.
2.Материал и методика исследования
2.1.Материал. ¦ ч
2.2. Методика.
3.Механические свойства стали ЭИ415 с различным содержанием молибдена и вольфрама
4.Кинетика распада переохлажденного аустенита и оценка температурного состояния при закалке дисков 37 4.1 .Влияние замены вольфрама на молибден на критические точки и кинетику фазовых превращений 37 4.2.Расчет температурных полей и определение скоростей охлаждения при закалке опытно-промышленных дисков
5.Исследование свойств металла безвольфрамовой стали 20ХЗМ1ФАЭИ415М. 50 5.1 .Технологические свойства безвольфрамовой стали 50 5.2.Механические свойства по сечению дисков 51 5.3 .Механические свойства при повышенных температурах
5.4.Механические свойства после длительных тепловых выдержек
5.5.Длительная прочность 57 5.6,Оценка сопротивляемости хрупким разрушениям 64 5.6.1 .Критическая температура хрупкости 64 5.6.2.0пределение характеристик трещиностойкости
6.Исследование структуры и фазового состава 71 6.1 .Исследование структуры оптическими методами 71 6.2.Электронноскопическое исследование структуры
7.Влияние режимов термической обработки на свойства безвольфрамовой стали 96 7.1.Влияние температуры и длительности отпуска на свойства безвольфрамовой стали
7,2.0ценка отпускной хрупкости
8.Анализ результатов и сравнение комплекса свойств безвольфрамовой и базовой стали ЭИ415. 100
Выводы 106
Список литературы 108
Приложение
Список литературы
- Турбо- и компрессоростроение. Под ред. Елисеева В.А. Л. Машиностроение Д970.
- Сичиков М.Ф. Металлы в турбостроении М.:Машгиз, 1954.
- Скляров Н.М. Технико-экономические характеристики конструкционных сплавов. М.:МиТОМ, 1981, N6.
- Tanaka R. Trends and Material Requirements of High-Temperature Equipment. J. Nippon Steel. Technical Report. 1983.
- Паровые турбины.-Турбины и компрессоры. НИКТИТ.1. С-Пб., 1997, вып. З-4.б.Одинг.И. Основы прочности металлов паровых котлов, турбин и турбогенераторов. Л.:ГЭИ, 1949.
- Мороз JI.C. Механика и физика деформаций и разрушений материалов. М. Машиностроение, 1984.
- КогутН.С. Трещиностойкость конструкционных материалов. Львов. Вища школа, 1986.
- Ирвин Д., Парис П. Основные теории роста трещин и разрушения. В кн. Разрушение. М.:Мир, 1976.
- Ю.Качанов М. М. Основы механики разрушений. М.:НаукаД974.11 .Махутов Н. А. Расчетные характеристики сопротивлению хрупкому разрушению и методы их определения. М.:-Заводская лаборатория, 1976, N8.
- Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981.
- Разрушение. Под ред. Либовиц Г. М.:Мир, 1977.
- Серенсен С.В., Махутов Н. А. Сопротивление хрупкому разрушению элементов конструкций. -Проблемы прочности, 1971, N4.
- Фридман Я.Б. Механические свойства металлов, М.: Машиностроение, 1974.
- Дроздовский Б.А., Морозов Е. М. Методы оценки вязкости разрушения. М.:-Заводская лаборатория, 1976 N8.
- Барсом Д., Ральф С. Корреляция между Kic и результатами испытаний образцов Шарпи с V-образным надрезом в интервале критических температур. В кн.: Ударные испытания материалов. М. Д973.
- Чижик А. И. Теплоустойчивая сталь для роторов паровых турбин. Свойства материалов, применяемых в турбостроении и методы их испытаний. ЛМЗ.М.-Л. .Машгиз, 1962.
- Адамович В.К. Развитие методов оценки служебных свойств жаропрочных материалов.-Энергомашиностроение, 1977, N9.20.0динг И.А. и др. Теория ползучести и длительной прочности металлов.
- М. Металлургия, 1959. 21. Физическое металловедение. Под ред. Кана P.M. .Мир, 1968. 22. Чижик А. А. Вопросы применения механики разрушения к анализу работоспособности материалов паровых турбин при наличии дефектов и трещин.-Труды ЦКТИ. Л., 1978, вып 160.
- Малинин И.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.:Машиностроение, 1975.
- Роботнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.:Наука, 1966.
- Адамович В.К., Ревзюк М. Б., Станюкович А. В. Надежность методов дальнего прогнозирования длительной прочности материалов энергомашиностроения на большие сроки службы.
- Труды ЦКТИ, Л. Д975, вып.130. 26. Чижик А. А. Влияние различных факторов на сопротивляемость развитию трещин при высоких температурах.-Труды ЦКТИ, Л., 1979, вып169.
- Адамович В.К. и др. Разработка расчетных характеристик прочности и пластичности для материалов при высоких температурах.-Труды ЦКТИ, Л., 1978, вып160.
- Гуляев Б.Б. Синтез сплавов. М. Металлургия, 1984.
- Михайлов -Михеев П. Б. Металл газовых турбин.М.-Л.:Машгиз, 1958.
- Приданцев М.И., ДавыдоваЛ.Н., ТамаринаИ.А. Конструкционные стали.М. Металлургия, 1980.
- Гудремон Э. Специальные стали М. Металлургия Д960.
- Гуляев А.П. Металловедение.М.Металлургия, 1978.
- Гуляев А. П. Чистая сталь .М. Металлургия, 1975.
- Салли А. Ползучесть металлов и жаропрочных сплавов. М. :Оборонгиз, 1953.
- Claude 1. Clark. High-Temperature Alloys. Pitman publishing corporation. New-York.1953.
- Приданцев M.B., Ланская К. А. Стали для котлостроения . М. Металлургия, 1958.
- Броек Д. Основы механики разрушений. М.:Высшая школа. 1980.
- Judje A.W. Modern Gas Turbines.2 ed/.London, 1950.
- Colbeck E.W., Rait J.K. Symposium of High Temperature Steels and Alloys for Gas Turbines. London, 1951.
- Wood G., Rait J.R. Iron and Coal Trades Rewiew, 1949, N158.
- Kirklby H., Sykes С. Свойства материалов, предназначенных для газовых турбин. Symposium of High Temperature Steels and Alloys for Gas Turbines. London, 1951.
- Conway C.G. Heat-Resisting Steels and Alloys. London, 1953.
- Oliver D., Harris G. Некоторые проверенные газотурбинные стали и связанные с ними достижения. Symposium of High Temperature Steels and Alloys for Gas Turbines. London, 1951.
- Fujita T. Effect of Molybdenum and Tungsten on the Long Term Creep Rupture Strength of 12% Chronium Heat Resisting Steel Containing Vanadium. Niobium and Borum. Transaction of the Iron and Steel Institute of Japan, 1978, 18, p. 115−124.
- Ланская К. А. Теплостойкие стали.-Итоги науки и техники.ВИНИТИ.
- Металловедение и термическая обработка, 1980.
- Ланская К.А. Жаропрочные стали.М. Металлургия, 1969.
- Авсиян М.Б. Прогнозирование пределов длительной прочности сталей по химическому составу и результатам кратковременных испытаний .Заводская лаборатория, 1984, N9.
- Irving P. R/ A Microalloyed Cr-Mo Steel for High Temperature Service .Iron Age, 1982, June 25.
- Бабаскин Ю.З., Шипицин С .Я., Афтандилянц Е. Г. Экономное легирование стали. Киев: Наукова думка, 1987.
- Курдюмов Г. В., Утевский Л. М., Энтин Р. И. Превращения в железе и стали.М. :Наука, 1977.
- Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М. Металлургия, 1984.
- Адамович В.К. Влияние содержания молибдена на свойства перлитных жаропрочных сталей .-МиТОМ, 1977, Ш1.
- Борисов И.А., Борисов А. И. Влияние углерода на свойства конструкционных сталей. -МиТОМД995, N4.
- Станюкович А. В. Хрупкость и пластичность жаропрочных материалов. М. Металлургия, 1967.
- Борнацкий И.И. Физико-химические основы сталеплавильных процессов. М. Металлургия, 1974.
- Бернштейн М.Л., Займовский В. А., Капуткина Л. М. Термомеханическая обработка стали. М.:МеталлургияД983.
- Охрименко Я. М. Ковка и горячая штамповка. М.:МеталлургияД978.
- Генерсон И.Г. Производство поковок турбинных и компрессорных дисковМ.-Л. Машгиз, 1962.
- Генерсон Н.Г. Поковки из специальных сталей. Л. Машиностроение, 1967.
- Генерсон И.Г. и др.Исследование и разработка рациональной технологии производства поковок дисков из стали перлитного класса ЭИ415 для ГТУ магистральных газопроводов.-Отчет НЗЛ. Л., 1961.
- Склюев П.В. Водород и флокены в крутных поковках. М. Машгиз, 1963.
- Блантер М.Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. М. Металлургия, 1962.
- Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М. Металлургия, 1986.
- Термическая Обработка в машиностроении. Справочник.Под. ред. Лахтина Ю.М. М. Машиностроение, 1980.
- Шмыков А. А. Справочник термиста. М. Машиностроение, 1956.
- БорздыкаА.М., Цейтлин В. З. Термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов. М. Машиностроение, 1964.
- Рахштадт А.Г., Ланская К. А., Горячев В. В. Исследование процессов растворения и выделения карбидной фазы в среднеуглеродистых сталях.-МиТОМ, 1981, N2.
- Чижик А.И., Хейн Е. А. Влияние термической обработки на чувствительность к надрезу при длительном разрыве стали 25Х2МФА,-Сб.ЛМЗ.Свойства металлов, применяемых в турбостроении и методы их испытаний Л. Машгиз, 1955.
- Артемов А.В. Исследование влияния состава на структуру и свойства перлитной стали, применяемой для деталей энергооборудования.Канд. дис.М. МЭИ, 1977.
- Гуляев А. П. Теория предельного легирования, — МиТОМ, 1965, N8
- Борисов И. А. Интенсификация охлаждения при закалке деталей энергетических машин- способ надежности их работы. МиТОМД989, N9.
- Толстоусов А.В., Банных О. А. Охлаждающая способность водных растворов сульфидного щелока. МиТОМ, 1989, N9.
- Толстоусов А.В., Банных О. А. Новые закалочные среды на основе водорастворимых полимеров. МиТОМ, 1981, N2.
- Синявцев Г. Д., Кузнецов И. Б., Лопатин П. М. Кинетика охлаждения и особенности образования структуры при закалке в полимерных закалочных средах. МиТОМ, 1981, N2.
- Попов А.А., Попова Л. Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. М. .Металлургия, 1965
- Долженков И.Е., Долженков И. И. Сфероидизация карбидов в стали. М. Металлургия, 1984.
- Белоус М.В., Черепин В. Т., Васильев М. А. Превращения при отпуске стали . М. Металлургия, 1973.
- Лошкарев В.Е., Немзнер Г. Г. Исследование интенсивных режимов закалки изделий сложной формы.-Промышленная теплотехника, 1 982,t.4,N5 .
- Немзер Г. Г. и др. Интенсификация охлаждения крупных турбинных при закалке. -Энергомашиностроение, 1983, N11.
- Лошкарев В.Е., Колпишон Э. Э. Применение полимерных сред для закалки крупных деталей.- МиТОМ, 1986, N10.
- Лошкарев В.Е., Немзнер Г. Г., Самойлович Ю. А. Определение теплофизических характеристик стали из решения обратной задачи теплопроводности, — -Промышленная теплотехника, 1 980,t.2,N3 .
- Немчинский A.JI. Тепловые расчеты термической обработки .Л. :Су дпромгиз, 1953.
- Физические свойства металлов и сплавов, применяемых в энергетике. Под ред. Ноймарк Б. Е. М.-Л.:Энергия, 1967.
- Комплексный контроль качества конструкционной стали. Под ред. Шульте Ю. А. Киев: Техника, 1986.
- Либерман Л. Я. Пейсихис М.И. Справочник по свойствам сталей, применяемых в котлотурбостроении. М.:Машгиз, 1958.
- Ковалев А.Г. и др. Определение пределов длительной прочности и условного предела ползучести металла поковок роторов и дисков газовых турбин из стали 20ХЗМВФЭИ415. Отчет ГОЛ.Л., 1976.
- Свойства сталей и сплавов применяемых в котлотурбостроении. Под ред. Станюковича А.В.Л.: ЦКТИ, 1966.
- Марочник сталей и сплавов. Под ред. Крянина И. Р. ЦНИИТМАШ.М., 1977.
- Чижик Т.А., Веркина Л. И. Исследование длительной прочности и сопротивляемости ползучести роторов из стали 25Х1М1ФАР2МА после различных сроков эксплуатации. -Труды ЦКТИ, Л., 1983, вып204.
- Ланин А.А. Оценка трещиностойкости сталей при закалке. Труды ЦКТИ, Л., 1983, вып204.
- Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М. Машиностроение, 1979
- Бридавский М.С., Земзин В. Н. Выбор режимов термической обработки сварных роторов. Труды ЦКТИ, Л., 1978, вып160.
- Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении.М. .Металлургия, 1973.
- Кратович Л.Ф. Влияние коррозионной среды на циклическую прочность материалов рабочих колес компрессора К-270−61−1 и нагнетателя природного газа.-Отчет СПИМАШ, 1992.
- Кратович Л. Ф. Метод оценки трещиностойкости при циклическом нагружении.-Заводская лаборатория, 1988, N4.-
- Рис.П.1. Макроструктура диска 1 из безвольфрамовой стали ЭИ415М. Радиальный темплет.