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

Результаты ковки роторов по различным схемам.

Схема ковки Диаметр бочки, мм Уков Результаты УЗК Материал изложницы Способ выплавки

Прибыльная шейка Бочка Донная шейка

Без осадки, трехсторонние прожимы радиусным бойком, протяжка в вырезанных и комбинированных бойках Сталь 35ХН3МФА

1205 10,2 4,3 13,7 Годный Чугун ОМП+

1225 12,9 4,16 8,16 Годный Чугун ОМП+

1225 12,9 4,16 8,16 Годный Сталь ОМП+

1340 10,8 3,3 7,07 Годный Сталь ОМП+

1225 11,7 4,0 11,1 Годный Сталь ОМП+

Осадка 36%, трехсторонние прожимы радиусным бойком, протяжка в вырезных и комбинированных бойках. Сталь 26ХН3М2ФА

1440 17,5 3,6 10,4 Годный Чугун ОМП+

Разработанные и реализованные на ОАО «Ижорские заводы» технологические процессы ковки роторов обеспечивают требуемое по существующим ТУ качество деформационной проработки заготовок.

Любая из представленных схем ковки с точки зрения качества металла может быть использована для ковки роторных заготовок при обеспечении укова в максимальном сечении К ? 3,0.

Термокинетическая кривая стали 26ХН3М2ФА приведена на рис.11.

Анализ термокинетической кривой показал, что чем медленнее скорость охлаждения, тем выше температура бейнитного превращения. Изменение температуры конца бейнитного превращения в зависимости от скорости охлаждения имеет аналогичную тенденцию.

Согласно термокинетической диаграмме конец бейнитного превращения и начало мартенситного превращения наблюдается при температурах 255 – 240?С. Конец мартенситного превращения происходит при температуре 150 – 210?С. При скоростях от 0,04 до 0,10?С/с наблюдается наибольшая область устойчивого аустенита.

Известна сильная прямая корреляция между температурой начала бейнитного превращения и критической температурой хрупкости Т50. Чем ниже температура бейнитного превращения, тем ниже Т50 , т.е. в осевой зоне, где скорость охлаждения после закалки ниже, естественно, температура начала бейнитного превращения повышается и температура хрупкости также повышается.

Разные температуры конца бейнитного превращения объясняются, вероятно, присутствием доли остаточного аустенита или мартенисита в стали.

Термическая обработка роторов цилиндров высокого и низкого давления (ЦНД и ЦВД) состоит из 2-х этапов:

1) предварительная обработка (отжиг после ковки);

2) окончательная термическая обработка (закалка с высоким отпуском).

Целью предварительной термической обработки является устранение последствий ковочного перегрева, измельчение зерна, более полный распад аустенита и диффузия атомарного водорода.

Медленное охлаждение поковок при изотермических отпусках преследует цель создания антифлокенного иммунитета в металле и получения низкого уровня остаточных напряжений.

Режим окончательной термической обработки поковок состоял из двойной закалки от температур 900?С и 850?С, выдержек при этих температурах и высокого отпуска при температуре 595 – 630?С в зависимости от требуемой категории прочности (КП).

Температура первой закалки выбрана с целью гомогенизации твердого раствора и подготовки его к окончательной закалке с отпуском. Охлаждение после первой закалки производилось в масле с подстуживанием на воздухе в течение 1ч. Охлаждение после второй закалки – через воду в масло с подстуживанием на воздухе.

Операция охлаждения при закалке является наиболее важной, так как в случае незавершенности процесса превращения при закалке при температурах от 300 до 400?С, это превращение в дальнейшем при температуре отпуска может способствовать распаду остаточного аустенита.

Главная цель отпуска, проводимого после закалки, состояла в придании металлу поковок требуемого уровня механических свойств за счет образования сорбита отпуска при минимальных остаточных напряжениях.

В табл.10 приведены результаты испытаний механических свойств заготовок роторов из стали 26ХН3М2ФА после окончательной термической обработки.

После закалки и отпуска все прочностные и пластические свойства, а также ударная вязкость соответствуют требованиям ТУ. Величина относительного сужения превышает требования ТУ на 30%, а ударная вязкость более чем в 2 раза.

Надо отметить, что при таких высоких прочностных свойствах получена высокая ударная вязкость, превышающая значения ТУ в 2-3 раза и низкая переходная температура хрупкости -70?С – на продольных образцах, - 60?С – на тангенциальных образцах.

Таблица 10

Механические свойства заготовок ротора из стали 26ХН3М2ФА.

Исследуемая зона ?0,2, МПа ?в, МПа ?,% ?,% KCV,Дж/см2 Тк50

Тангенциальные образцы 690-730 810-860 19-22 69-74 140-195 -60

Продольные образцы 690-780 820-860 22-23 71-75 203-224 -70

Требования технических условий 590-760 ?710 ?15 ?40 ?78 ?-40

На некоторых поковках роторов были нарезаны пазы и испытаны механические свойства металла на глубине120мм от поверхности бочки. На образцах из среднего паза наблюдалось снижение всех характеристик механических свойств по сравнению с поверхностными зонами. Прочностные свойства уменьшились на 40-80МПа, ударная вязкость в зоне паза снизилась в среднем в 2 раза, а переходная температура хрупкости повысилась с -60С до 0?С.

Проведенное сопоставление микроструктур показало, что, если в поверхностной зоне микроструктура представляет собой отпущенный бейнит, то в зоне паза наблюдается неравномерная сорбитообразная структура.

Проведение дополнительного отпуска позволило получить высокие значения ударной вязкости KCV=75-185 Дж/см2 при 100% волокна в изломе и значения Тк в пределах минус 40?С.

Температура отпуска, из-за высокой отпускоустойчивости стали 26ХН3М2ФА, целесообразно повысить с 595-600?С до 610-615?С. При отпуске 595-600?С выдержку следует увеличить в 2,5 раза.

загрузка...