Delist.ru

Создание интегральной технологии изготовления крупных слитков и поковок из них для повышения ресурса и конкурентоспособности ответственных изделий (07.09.2007)

Автор: Дурынин Виктор Алексеевич

жание, % Коэффициет ликвации, % Максим.

Содер-жание, % Миним. содер-жание, % Коэффициет ликвации, %

С 0,15 0,20 0,11 60 0,27 0,14 87

Р 0,004 0,007 0,005 50 0,009 0,004 125

S 0,004 0,005 0,003 50 0,0065 0,004 62

Si 0,27 0,31 0,28 11 0,30 0,24 22

Из таблицы следует, что ликвация в осевой зоне находится на высоком уровне. Однако исследуемая осевая зона слитка не участвует в изготовлении изделия типа обечаек, так как удаляется при прошивке. При изготовлении деталей типа плит, данные результаты приобретают важное значение.

Режим термообработки заготовок обечаек состоит из двух закалок (температура закалки 950° и 920°С) и отпуска при температуре 660°С (рис.10).

Рис.10. Режим окончательной термической обработки поковок из стали 15Х3НМФА.

Характеристика этапов предварительной термообработки: 1-нагрев по 40?/ч,

2-нагрев 50?/ч, не более; 3-нагрев по 85?/ч, не более.

Исследование качества металла после термообработки предусматривало анализ макроструктуры, проведение УЗК, определение уровня механических свойств, исследование кинетики распада переохлажденного аустенита и исследование роста аустенитного зерна стали 15Х3НМФА при нагреве.

Макроструктура металла поковки, выявленная после травления 10% персульфатом аммония, показала удовлетворительное качество и соответствие требованиям технических условий. После проведения термообработки произведена механическая обработка поковки под УЗК. Ультразвуковой контроль производился с чувствительностью 10мм2. Обнаружено большое количество мелких дефектов на различных глубинах равномерно по всему телу поковки, которые допускаются техническими условиями.

Кинетику роста аустенитного зерна стали 15Х3НМФА изучали методами высокотемпературной и количественной металлографии на из стали образцах донной и прибыльной частей поковки.

На высокотемпературной установке «Ала-Тоо» образцы нагревали в вакууме до температур 880?С, 920?С и 960?С и выдерживали в течение 1,3,5ч. В результате вакуумного травления на поверхности выявлялись границы действительных аустенитных зерен, которые изменяли свои размеры и форму в зависимости от температурно-временных параметров (ТВП) режима термической обработки.

Распределение хорд по размерам показало, что на металле донной части выдержка при 880?С и 920?С не приводит к существенному росту зерна. Дальнейшее повышение температуры до 960С способствует существенному укрупнению зерен, которое увеличивается с возрастанием времени выдержки.

Иная картина наблюдается на металле прибыльной части. Рост зерен наблюдается уже при 920?С и средний размер зерен существенно выше, чем при испытании металла донной части.

Для обоснования температурно-временных параметров термической обработки методом дилатометрии были определены критические точки стали 15Х3НМФА:

Ас1 ? 770?С, Ас3 ? 835?С, Аr1 ? 674 ?C, Ar3 ? 727 ?C, Бн ? 506?С, Бк ? 342?С.

Анализ термокинетической диаграммы показал, что критическая скорость закалки, при которой полностью отсутствует структурно-свободный феррит, составляет 1град/с, что подтверждается исследованием микроструктур.

Уровень механических свойств определялся в тангенциальном, радиальном и продольном направлениях. Результаты испытаний механических свойств приведены в табл. 8.

Таблица 8

Средние значения механических свойств от образцов металла, вырезанных в тангенциальном направлении.

Режим термообработки Температура +20?С Температура +350?С Тк

?в, МПа ?т, МПа ?, % ?, % ?в, МПа ?т, МПа ?, % ?, %

Основная термообработка 740-780 640-670 20-22 74-77 610-650 550-580 14-16 64-70 Минус 30

Минус 60

Основная термообработка+

Дополнительные отпуска 650-690 530-590 20-23 73-78 460-500 550-580 16-17 70-74 Минус 40

Минус 70

Требования технических условий Не менее Не выше

608 490 15 55 539 441 14 50 Минус 25

Все механические свойства находятся на достаточно высоком уровне. Температура перехода в хрупкое состояние составила от минус 30?С до минус 60?С – после термообработки, (-40?С) – (-70?С) – после основной термообработки с дополнительными отпусками. Анизотропия механических свойств не превышает 10%, что соответствует точности определения характеристик.

Глава 6. Исследование влияния технологии производства на качество металла заготовок роторов турбогенераторов.

Заготовки роторов изготавливали из слитков массой до 235т сталей марок 26ХН3М2ФА, 30ХН3М1ФА и 35ХН3МФА.

Применяли такие специальные способы выплавки, как углеродное раскисление в вакууме при обработке стали на установке внепечного рафинирования и вакуумирования (УВРВ), углеродное раскисление в вакууме при разливке, а также использование особо чистых шихтовых материалов. Все эти способы позволяют получать почти свободную от вредных примесей сталь, что приводит к повышению комплекса механических свойств стальных изделий и повышению ресурса оборудования.

В мировой практике принято оговаривать в технических условиях на поковки минимальную величину укова К ? 3,0, которая обеспечивает проработку металла по сечению. Для достижения этой величины укова часто необходимо выполнять осадку со степенью деформации, зависящей от исходного и конечного размера заготовки.

Для ряда ответственных изделий с целью повышения степени деформационной проработки используют специальные приемы. При изготовлении поковок валов с повышенными требованиями к качеству осевой зоны к таким приемам относятся ковка в вырезных бойках большой ширины, ковка с подстуживанием, ковка с прожимами заготовки в специальных бойках и др.

В кузнечном производстве были реализованы несколько вариантов схем ковки, два, как показавшие наиболее хорошие результаты по УЗК, приведены в табл.9.

Таблица 9

загрузка...