CC BY
46
8. Чугун. Справочник /под общ. ред. А.Д.Шермана, А.А.Жукова. - М.: Металлургия, 1991.- 575 с.
9. Рожкова Е.В., Романов О.М., Козлов Л.Я. Влияние металлической основы на износостойкость хромистых чугунов // МиТОМ.- 1986.-№6.- С. 30-32.
10. Турычин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин.- Л.: Энергия, 1966.- 690 с.
11. Яковлев Ф.И. О превращениях при индукционном нагреве чугуна с шаровидным графитом и феррито-перлитной основы // МиТОМ.- 1987. - №6.- С. 2-5.
УДК 669.14.018.8:621.791.92
В.А. Савельев, Т.П. Сорогина
Курганский государственный университет
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ИЗ СТАЛИ 20Х13
Аннотация
В работе изложены сравнительные исследования различных технологий упрочнения запорной трубопроводной арматуры.
Ключевые слова: запорная арматура, упрочнение, сталь 20Х13, наплавка.
V.A. Saveliev, T.P. Sorogina Kurgan State University
INFLUENCE OF PROCESSING TECHNOLOGY ON STRUCTURE AND PROPERTIES OF STEEL 20Х13 STOP VALVE
Annotation
In this article are stated comparative researches of various technologies of hardening locking pipeline fixture.
Key words: locking pipeline fixture, strengthening, steel 20X13, facing.
Сталь 20Х13 широко используется для деталей запорных элементов трубопроводной арматуры [1]. С целью повышения служебных свойств применяют различные технологии упрочнения запорных элементов задвижки: объемную термообработку поверхностное термоупрочнение, коррозионно и износостойкую наплавку на конструкционную сталь, напыление и другие [2].
Сравнительные исследования различных технологий позволяют получить информацию о целесообразности их применения. Исследованию подвергались образцы, обработанные по следующим технологиям:
1. Сталь 20Х13 с поверхностным термооупрочнени-ем вольфрамовым электродом торцевой поверхности образца.
2. Сталь 20Х13 с объемной закалкой в печи, отпуском и охлаждением на воздухе.
3. С наплавкой торцевой поверхности образца из стали 20, проволокой 20Х13 0 2мм. Исследования проводили на цилиндрических образцах 0 40мм, твердость определялась твердомером ТК-2 после снятия поверхностного слоя до 0,4мм на термоупрочненных образцах и до 2 ^ 2,5мм на наплавленных.
Макроисследования проводились визуально и с по-
106
мощью бинокулярного микроскопа МБС-9 с предварительной подготовкой образцов по известным методикам [3].
Микрографические исследования проводились на микроскопе МИМ-7(х500) с обработкой образцов соответствующими реактивами для лучшего выявления структуры металла [3].
Наплавленный металл подвергался химическому анализу на соответствие содержания химических элементов ГОСТ для стали 20Х13.
Визуальное исследование показало полосчатость светлых и темных участков в виде концентрично расположенных колец неправильной формы на образцах, термоупрочненных вольфрамовым электродом; такая же полосчатость, но меньшего размера наблюдалась на образцах с наплавкой. На образцах с объемной закалкой неоднородность не отмечалась.
Макроисследование (х100) показало, что участки в виде неправильных колец представляют собой области с разноориентированными зернами и разной степенью травления. На всех образцах имеют место неметаллические включения глобулярной формы.
Микрографические исследования образцов показали наличие на всех образцах структуры мартенсита. Однако на образцах с упрочненным электродом отмечены участки с тремя типами структуры.
1. Участки мартенсита с явно выраженными границами зерен.
2. Участки мартенсита без видимых границ.
3. Участки мартенсита с более мелким зерном, с большей плотностью, выделяемой (вероятно, карбиды) по границам зерен, и с меньшей плотностью в самих зернах.
На образцах с наплавкой отмечены участки с двумя типами структур: явно выраженными границами зерен и без таковых. Структура после объемной термообработки представляет мартенсит с неметаллическими отдельными включениями в виде цепочек.
Замер твердости образцов показал, что образцы с поверхностью, термоупрочненной неплавящимся электродом, имеют твердость 43 ^ 47 НРС с увеличением твердости к краю образца. Образцы после объемной закалки имели твердость 43 ^ 48 НРС также с увеличением ее к краю образца. Твердость наплавки составила 47 ^ 49 НРС.
Все исследованные образцы имеют мартенситную структуру соответствующую стали 20Х13 - мартенситного класса.
Твердость всех образцов примерно одинакова и составляет 45 ^ 48 НРС.
Наличие концентрических колец на образцах с поверхностной обработкой неплавящимся электродом и наплавкой можно объяснить круговым движением концентрированного источника теплоты, а уменьшение ширины колец при наплавке связано с шириной наплавленного валика по сравнению с шириной пятна нагрева при термоупрочнении.
Различные размеры зерен на образцах с поверхностным термоупрочнением и наплавкой объясняются различием скоростей охлаждения при поверхностной термообработке и при кристаллизации ванночки наплавленного металла. Отсутствие такой структуры при объемной закалке объясняется охлаждением образцов одновременно по всему объему.
Металлографическое исследование не выявило преимуществ сравниваемых технологий.
Для выбора приоритетной технологии обработки запорной трубопроводной арматуры необходимы исследования по другим критериям применимости исследованных технологических процессов упрочнения.
ВЕСТНИК КГУ, 2010. №1
Список литературы
1. Бакулина А. А. Анализ динамики цен на сырьё и материалы, применяе-
мые в арматуростроении // Арматуростроение. - 2008. - №4. -С.84.
2. Бабаков А.А., Придатков М.В. Коррозионностойкие стали и сплавы.
- М.: Металлургия, 1971. - 317 с. 3 Богомолова Н.А. Практическая металлография. - М.: Высшая школа, 1978. - 272 с.
УДК 669.15
А.В. Афонаскин, В.И. Дудоров, Т.А. Дудорова Курганский государственный университет М.В. Быстров
УралНИТИ, г. Екатеринбург
ОПТИМАЛЬНЫЕ СОСТАВЫ РАСКИСЛИТЕЛЕЙ. РЕЖИМЫ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ 30ХМЛ ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ОТЛИВОК ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
Аннотация
Определен оптимальный состав раскислителей при выплавке стали 30ХМЛ с целью устранения подкорковых пузырей в ответственных отливках трубопроводной арматуры.
Ключевые слова: раскисление, модифицирование, хладостойкость, неметаллические включения, подкорковые пузыри.
A.V. Afonaskin, V.I. Dudorov, T.A. Dudorova Kurgan State University M.V. Bystrov
Ural Research Technical Institute, Yekaterinburg
зывает наиболее эффективное действие при условии фракционного размера его кусков в пределах 1,0 - 10,0 мм.
Отливки из стали 30ХМЛ подвергаются наиболее оптимальной для литой хладостойкой молибденсодержащей стали термической обработке по следующему режиму:
• нормализация - при температуре 870±200С;
• закалка - с выдержкой при температуре 870±100С и охлаждением в масле;
• высокий отпуск - при температуре 700±200С с продолжительностью выдержки не менее 6 ч.
Хладостойкость стали в значительной мере определяется формой, количеством и характером распределения неметаллических включений, а также плотностью и дисперсностью структуры. Поэтому решающее значение имеет режим раскисления и модифицирования . Оп -тимальное количество алюминия для раскисления устанавливается в зависимости от химического состава стали и технологии ее выплавки.
Для определения оптимальных составов раскислителей был проведен эксперимент, состоящий из двух серий [1].
Серия 1. Для определения оптимального количества добавок алюминия сталь из печи разливали в 4 ковша. В первый ковш вводили 0,01% А1 (по массе), во второй - 0,05, в третий - 0,10 и в четвертый - 0,20%. Из каждого ковша заливали клиновые пробы для контроля механических свойств.
Серия 2. Аналогичным образом определяли оптимальное количество добавок силикокальция СК25. При этом в первый ковш вводили 0,1% СК25, во второй - 0,15, в третий - 0,20, в четвертый - 0,30%.
Химический состав образцов определяется на приборе «ЭрейпЫаЬ». Результаты химического анализа приведены в табл.1. Из клиновых проб изготавливались шлифы для исследования макро- и микроструктуры, а также образцы для испытания механических свойств.
Таблица 1
Химический состав образцов, раскисленных А1 и СК25, %
Номер образца С Мп Si S P Cr Ni Mo Al
1-1 0,262 0,380 0,311 0,0336 0,0305 1,000 0,160 0,208 <0,010
1-2 0,254 0,378 0,316 0,0404 0,0304 1,000 0,160 0,212 0,0465
1-3 0,257 0,373 0,313 0,0395 0,0315 1,000 0,160 0,211 0,0827
1-4 0,260 0,372 0,307 0,412 0,0320 1,010 0,160 0,214 0,1760
2-1 0,315 0,573 0,447 0,0347 0,0299 1,210 0,148 0,214 <0,010
2-2 0,321 0,569 0,472 0,0386 0,0314 1,220 0,143 0,213 <0,010
2-3 0,310 0,558 0,473 0,0312 0,0319 1,230 0,135 0,214 <0,010
2-4 0,301 0,557 0,561 0,0335 0,0318 1,230 0,138 0,212 <0,010
OPTIMUM COMPOUNDS OF DEOXIDIZERS. DEOXIDATION COMPOUNDS OF STEEL 30 XML FOR CRUCIAL CASTS OF PIPELINE ACCESSORIES
Annotation
It is determined the optimum composition of deoxidizers at melting of steel 30ХМ1 with the purpose of elimination of peripheral blowholes in crucial casts of the pipeline fixtures.
Key words: deoxidizing effect, modifying, cold resistance, non-metallic inclusions, peripheral blowholes.
Выплавка стали 30ХМЛ проводится в дуговых печах с кислой футеровкой на КЗЛ объединения «Курганмашза-вод». Температура металла при выпуске из печи составляет 1680 - 17100С. При выпуске металла из печи в разливочный ковш под струю подается алюминий. Пробу металла на раскисление проводят совместно с ковшевой пробой в стаканчиках. Сталь считается раскисленной, если после заливки пробы объем металла в пробе не увеличивается.
Модифицирование производится в ковше перед заливкой в формы. Процесс модифицирования заключается в следующем: модификатор подается на струю металла при переливе из разливочного ковша в заливочный в начале его заполнения. Температура модифицирования стали 30ХМЛ не регламентируется. Модификатор ока-
Примечание. Здесь и далее в номере образца первая цифра обозначает номер серии, вторая цифра - номер образца в серии (номер ковша).
Эффективность раскисления стали можно проанализировать по наличию и глубине расположения подкорковых пузырей ив образцах. Результаты исследований приведены в табл.2 и на рис.1.
0 OJ ид си 0.-1
Damnen во раскнслшеля. tip
Рис. 1. Влияние количества и типа раскислителя на глубину расположения подкорковых пузырей в образцах при раскислении стали 30ХМЛ: 1 - алюминием; 2 - силикокальцием
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5
107
