Влияние степени укова на структуру и механические свойства поковок из аустенитных сталей

Степень укова является одним из наиболее существенных фак­торов, влияющих на структуру и механические свойства поко­вок, а применительно к сталям аустенитного класса (в связи с особенностями рекристаллизации) и на надежность ультразвуко­вого контроля поковок, так как структурная неоднородность ме­талла, обусловленная недостаточным уковом, является главным препятствием для полноценного прозвучивания детали.

На НЗЛ исследовано влияние степени укова на структуру, ме­ханические свойства и прозвучиваемость поковок типа дисков из стали ЭИ572.

В качестве исходного материала взяты слитки удлиненной формы весом 2,17 т (см. табл. 2). Технологической схемой опытных работ (табл. 5) предусмотрена ковка дисков со степенью осадки от 1,8 до 4,5, в том числе с промежуточной и без промежуточной осадки слитков. В последнем случае коэффициент укова при вы­тяжке обусловливался только биллетированием слитка и в за­висимости от расположения заготовки соответствовал значениям от 1,1 до 1,3. Одна из заготовок осадке не подвергалась, но в дальнейшем проходила все этапы обработки и контроля вместе с откованными дисками. Все опытные поковки выполнялись из стали одной плавки (химический состав, %: 0,30 С; 0,55 Si; 1,2 Мn| 18,8 Сг; 10,3 Ni; 1,36 Mo; 1,29 W; 0,33 Nb; 0,31 Ti; 0,01 S; 0,023 P) выплавленной в 10-тонной дуговой электропечи с основным подом.

В прессовый цех слитки поступали в горячем состоянии с температурой на поверхности 640—720°С и нагревались под ковку по режиму горячего посада. Все операции ковки производились на прессе усилием 2000 Т, вытяжка — в комбинированных бойкак (верхний плоский, нижний вырезной), осадка — плоским широким бойком с последовательным деформированием отдельных участков торца. Ковка осуществлялась в температурном интервале 1180— 950С со степенью деформации за вынос не менее 30%. После ковки диски охлаждались в воде.

Далее поковки подвергались обдирке, термической обработке (закалке с 1150 С в воде и старению при 760° С), ультразвуко­вой дефектоскопии и всестороннему исследованию макроструктуры: и механических свойств.

Прозвучивались поковки на частоте 2,5 Мгц с настройкой дефектоскопа по эталону с отверстием диаметром 3 мм. Полная прозвучиваемость наблюдалась в дисках № 6 и 7. Никаких дефектов в этих дисках не обнаружено. В остальных поковках, откованных без промежуточной осадки слитка со степенью осадки 3,0 и менее, отмечено отсутствие прозвучиваемости в центральных зонах, радиус которых увеличивался с уменьшением укова. В диске № 2 прозвучиваемость металла наблюдалась только за пределами внутренней половины диаметра, диск № 1 не прозвучивался по всему объему.

Все диски разрезались по схеме, приведенной на рис. 3, с использованием полученных темплетов для макроисследования и испытаний механических свойств в разных направлениях.

Результаты макроисследования.темплетов показали, что диск № 1 имеет почти недеформированную литую структуру (рис. 4, а). а диск № 2, откованный со степенью осадки 1,8, отличается значительными объемами литой структуры в приконтактных централь­ных зонах заторможенной деформации (рис. 4, б). По мере уве­личения степени осадки объемы литой структуры приконтактных зон сокращаются. При степени осадки 4,5 практически весь объем металла имеет деформированную структуру (рис. 4, в) и только в одной из приконтактных зон встречаются отдельные слабодеформированные зерна. В диске № 7| выполненном с промежуточной осадкой слитка, никаких следов литой структуры не отмечено (рис. 4, г).

В табл. 6 приведены результаты механических испытаний опытных ди­сков в тангенциальном, радиальное и осевом направлениях. Диски № 1—б отличаются между собой главные образом степенью осадки. Коэффициент укова при протяжке К_n в этой группе дисков почти одинаков и, по- видимому, не оказывает существен­ного влияния на формирование меха­нических свойств металла. Что ка­сается степени осадки К₀, то ее влияние весьма заметно на свойствах пластичности, показатели которых в тангенциальном и радиальном направлениях повышаются с увеличением значения К₀. Эта закономерность выявляется особенно резко при сопоставлении механических свойств дисков в области горизонтальной осевой плоскости (середины высоты) поковок Уже при С₀ = 1,8 свойства пластичности δ и ψ в тангенциальном направлении повышаются более чем в два раза против исходного состояния и при К₀ — 3—4,5 достигают абсолютных значений (35—40%). Одновременно повышается ударная вязкость при весьма незначительных изменениях характеристик прочности.

Рис. 3. Схема вырезки темпле­тов из опытных дисков:

1 — для тангенциальных образцов; 2 — для осевых образцов; 3 — для радиальных образцов; 4 — для макроконтроля

Интересно отметить, что при степенях осадки от 2,0 и выше механические свойства металла в этой области дисков практически выравниваются, достигая высокой степени однородности в центральных и периферийных участках. Аналогичная картина наблюдается и в отношении механических свойств дисков в радиальной направлении при отборе образцов из зоны, близкой к горизонтальной осевой плоскости. По абсолютным значениям механические свойства этой зоны дисков в радиальном и тангенциальном направлениях при степени осадки более 2,0 почти одинаковы.

Дата добавления: 2014-01-07