Развитие на Севере нефтяной и газовой промышленности, транспортных
трубопроводов, изготовление землеройных механизмов для работы в зонах с
низкими температурами, а также химическая промышленность, нуждаются в
хладостойкой листовой стали. Использование таких сталей делает конструкции
надежней, расход материала уменьшается, а следовательно экономятся и
денежные средства. На Томской железной дороге установили, что в январе –
феврале месяце по сравнению с июлем – сентябрем выход рельс из строя по
трещинам возрастал в 7 – 15 раз. Так как температуры от -30 до -50
встречаются на большей территории России, то проблема использования и
изготовления подходящих сталей для нас очень актуальна и важна.
Для большинства металлов способность к пластической деформации в
значительной степени зависит от температуры. С понижением температуры эта
способность для большинства металлов и сплавов уменьшается. При критических
температурах резко возрастает сопротивление сдвигу, металл переходит в
хрупкое состояние и разрушается без признаков пластической деформации.
Сопротивление такому разрушению называется хрупкой прочностью, а свойство
металлов хрупко разрушаться со снижением температуры называется
хладноломкостью. Обратное понятие хладноломкости – хладностойкость.
Результаты исследований показали, что металлы с объемноцентрированной
кубической решеткой (железо, хром, вольфрам), а также некоторые металлы с
гексагональной решеткой (титан, цинк, кадмий) при снижении температуры
быстро охрупчиваются. У металлов с более плотно упакованной решеткой
гранецентрированного куба (медь, никель, алюминий, магний, свинец) с
понижением температуры вязкость сохраняется, а иногда даже повышается.
Подобные закономерности имеют и многокомпонентные сплавы, имеющие
соответствующие кристаллические решетки. Явление охрупчивания с точки
зрения природы кристаллических решеток объясняется отсутствием плоскостей
скольжения у металлов с объемноцентрированной кубической и гексагональной
решеткой.
Трещины образуются в местах встречи или пересечения полос двух
систем скольжения. При этом возможность хрупкого разрушения тем больше, чем
сильнее препятствия, тормозящие свободное передвижение групп дислокаций.
Если скорость распространения микротрещин превысит скорость пластической
деформации, то наступит хрупкое разрушение. Пути сдвигов примерно равны
диаметру зерна, поэтому измельчение зерна способствует увеличению интервала
пластического состояния. Поэтому углеродистые и легированные перлитные и
мартенситные стали после закалки с отпуском при наличии очень мелкого
действительного зерна имеют более низкие критические температуры хрупкости.
Известны два типа хрупкого разрушения: транскристаллитное и
интеркристаллитное. Чистые металлы обычно разрушаются по зерну.
Межзеренному разрушению благоприятствует наличие включений по границам
зерен. Сплавы с о. ц. к. решеткой разрушаются по зерну и между зернами;
сплавы с гексагональной решеткой – преимущественно только по зерну; сплавы
с г. ц. кубической – только между зернами.
С увеличением общего периметра границ зерен межзеренное вещество
распределяется в форме более тонких прерывистых пленок, что увеличивает
межкристаллические связи и затрудняет распространение микротрещин за счет
увеличения путей сдвига. Границы зерен характеризуются значительными
нарушениями кристаллической решетки, вредное влияние которых существенно
ослабляется с повышением гранулярности структуры, за счет дробления путей
сдвига, уменьшения длины микротрещин и соответствующего увеличения
интервала пластического состояния. Таким образом, прочность металлов и их
сопротивляемость хрупкому разрушению в значительной степени обуславливаются
состоянием границ зерен. Еще больше влияют на величину хрупкой прочности
неметаллические включения, располагающиеся как по границам зерен, так и
внутри них.
Но при этом включения рассматриваются как концентраторы
напряжений, а границы включения – металл – как пути, по которым
распространяются трещины разрушения. Но влияние природы и формы включений
на хладноломкость изучено не в полной мере.
Большое влияние на хладностойкость оказывают микродефекты
структуры металлов, являющиеся своеобразными концентраторами напряжений.
Особенно опасны дефекты типа усадочных раковин, микропористости и газовых
пузырей, нарушающие однородность и сплошность структуры. Поэтому плотность
металла является объективным показателем для оценки его хладноломкости.
Несмотря на достижения в развитии теоретических представлений о
природе хладноломкости металлов, общей теории, объясняющей все многообразие
этого явления, до сих пор не предложено. Теоретические представления
основаны на опытных данных многочисленных исследований, рассматривающих
влияние отдельных параметров состояния и свойств металла на критическую
температуру его перехода в хрупкое состояние. Важным является признание
необходимости повышения уровня хрупкой прочности металлов как основного
фактора, определяющего хладноломкость.
Критерии оценки хладноломкости.
В качестве независимой переменной при определении металла к
хрупкости выбирают температуру, определяющую критический интервал
хрупкости. Известный метод испытания ударной вязкости является весьма
чувствительным и удобным способом оценки степени хладноломкости стали.
Надежность и долговечность изделия в значительной степени
определяется его склонностью к хрупкому разрушению, которому способствуют
не только низкие температуры, но и такие параметры, как усиление
концентрации напряжения, увеличение скорости деформации и другие. Опыт
показывает, что сталь с более низкой температурой хрупкости лучше
сопротивляется высоким напряжениям и увеличенным скоростям нагружения и
дольше сохраняет свою пластичность. Следовательно, метод испытания ударной
вязкости, выявляющий критический интервал хрупкости, носит универсальный
характер и характеризует склонность стали к хрупкому разрушению.
Для оценки хладноломкости стали также используют
фрактографический метод контроля, основанный на измерении доли волокнистого
и кристаллического строения ударных образцов. В качестве критерия оценки
хрупкости принимают выраженное в процентах соотношение площадей волокнистых
и кристаллических участках излома. Обычно за критерий вязкости принимают Т
критическое, при которой доля вязкого излома составляет 50% чем ниже Т кр.
, тем выше надежность стали при низких температурах.
Влияние технологических факторов.
Опыт показывает, что детали, изготовленные из стали с более
низкой температурой хрупкости, способны оставаться вязкими при более
высоких скоростях напряжения и более острых в надрезах и выточках. В
подобной стали распространение микротрещин существенно затрудняется.
На хладноломкость оказывает влияние комплекс физико-химических и
физико-механических факторов. Основные из них следующие:
1. Качество стали, определяемое металлургическими особенностями производства.
2. Геометрия изделия.
3. Вид напряженного состояния, при котором изделие работает в практических условиях, характер нагружения, скорость нагружения и т.д.
Все указанные факторы влияют самостоятельно и независимо друг от
друга и учесть долю влияния каждого весьма сложно. Для решения этих задач
прибегают к натурным испытаниям изделий.
Влияние металлургических факторов.
1. Состав стали.
Механические свойства стали и уровень хладноломкости существенно
зависят от ее состава. Особенно сильно охрупчивают сталь такие вредные
примеси как сера, фосфор, кислород и цветные металлы, образующие
соответствующие включения и засоряющие периметр зерен.
Влияние углерода.
С увеличением содержания углерода существенно повышается порог
хладноломкости, что объясняется увеличением доли перлитной составляющей в
структуре стали, цементитные включения которой препятствуют пластическому
течению металла и при низких температурах являются концентраторами
напряжений и местами зарождения трещин. Отдельные легирующие элементы
ослабляют вредное влияние углерода (никель, молибден, марганец), другие
увеличивают (хром, ванадий, титан).
Повышение дисперсности структуры за счет нормализации и закалки с
последующим высоким отпуском разрушает блочные образования перлита и
смещает интервал хрупкости в сторону низких температур. При этом наиболее
благоприятной является сфероидальная форма карбидов.
Влияние марганца.
Марганец, обладая полной растворимостью в ? и ? железе, образует
с углеродом карбид марганца и является относительно слабым
карбидообразующим элементом. Основная доля марганца находится в твердом
растворе и существенно упрочняет феррит, что позволяет получать
низкоуглеродистые сплавы с относительно высокой прочностью и вязкостью. На
прокаливаемость марганец оказывает большее влияние, чем хром, никель, медь,
кремний, что существенно уменьшает критическую скорость закалки.
Влияние кремния.
При введении кремния в кипящие стали существенно снижается порог
хладноломкости, что связано с раскислением стали и снижением в ней
содержания кислорода. Действие кремния как легирующего элемента на
хладноломкость различно для разных марок стали.
Кремний не образует карбидов, полностью растворяется в феррите,
существенно увеличивая его прочность. При этом до содержания 1,0% Si
сохраняется пластичность феррита; с дальнейшим увеличением содержания
кремния пластичность феррита снижается. Имеющиеся сведения о влиянии
кремния на хладноломкость противоречивы, но большая часть исследователей
считает его влияние отрицательным. Установлено, что в низкоуглеродистых
сталях с увеличением содержания кремния соответственно повышается
критическая температура хрупкости. Однако в сочетании с другими легирующими
элементами влияние кремния на хладноломкость менее определенно. Опыт
показывает, что рациональное сочетание кремния с марганцем или кремния с
марганцем и хромом позволяет получить стали с повышенной прочностью и
достаточно высокой хладностойкостью. Так например, в качестве хладостойких
сталей в промышленности получили применение такие стали как 15ГС (0,12 –
0,18% С; 0,7 – 1,0% Si; 1,0 – 1,4% Mn); 17ГС (0,14– 0,20С; 0,4– 0,6 Si;
1,0 – 1,4% Mn); 14ХГС (0,11– 0,17С; 0,4– 0,7 Si; 0,9 – 1,3% Mn; 0,5 – 0,8%
Cr) и др.
Влияние хрома.
Влияние хрома на хладностойкость, по одним данным, слабо
отрицательное, по другим – нейтральное. Для работы при низких температурах
более широкое распространение получили низкоуглеродистые стали,
легированные хромом совместно с другими элементами –
хромомарганцекремнистые, хромоникелевые, хромомолибденовые.
Влияние никеля.
Никель один из элементов, в наибольшей степени повышающий
хладностойкость стали. Переход в хрупкое состояние в никелевых сталях
протекает более медленно и постепенно в широком температурном диапазоне.
Если благотворительное влияние марганца на хладностойкость оценивать
условным коэффициентом 2, молибдена 3 – 5,то влияние никеля оценивается
коэффициентом 10. При этом марганец оказывает положительное влияние только
при определенных содержаниях, молибден – при низких, никель –
пропорционально его содержанию в стали.
Никель и железо обладают полной взаимной растворимостью и имеют
почти одинаковое кристаллическое строение решеток. Никель не образует
карбидов и находится в стали в твердом растворе в феррите или аустените.
С повышением содержания углерода хладноломкость никелевых сталей
заметно повышается, что можно частично компенсировать повышением содержания
никеля.
Никелевые низкоуглеродистые стали получили широкое распространение в
США и Японии, Франции, Италии для конструкций и сооружений, работающих при
низких температурах.
Исследования показали, что стали, содержащие 9% Ni, деформированные
и литые при температурах -200 град. С, имеют благоприятное сочетание
прочности и ударной вязкости, высокое качество сварных швов и являются
наиболее подходящим материалом для изготовления емкостей, предназначенных
для хранения и транспортировки таких жидких газов, как азот, кислород,
метан, ацетилен.
Положительное влияние никеля на хладностойкость проявляется и для
большинства многокомпонентных сталей. Хромоникелевые,
хромоникелемолибденовые и хромоникелемарганцевые стали отличаются
относительно высоким уровнем ударной вязкости при низких температурах.
Но применение дорогого никеля часто является нецелесообразным, если
сталь работает при температуре до -60.
Влияние молибдена и вольфрама.
Молибден – активный карбидообразующий элемент. Он способствует
сфероидизации карбидов, измельчает зерно, снижает критическую скорость
закалки и существенно увеличивает прокаливаемость стали. По положительному
влиянию на хладностойкость он уступает только никелю.
В тоже время с повышением содержания углерода положительное влияние
молибдена на хладностойкость снижается и для ряда сталей становится
отрицательным. Дороговизна молибдена делает его применение часто
неоправданным.
Влияние вольфрама аналогично молибдену, но эффективность его
воздействия на структуру и свойства стали примерно в три раза слабее.
Поэтому оптимальные содержания вольфрама в конструкционных сталях обычно
колеблются в пределах 0,5 – 1,5%. Применение его для хладностойких
строительных сталей нерационально.
Влияние серы.
С увеличением содержания серы, и следовательно количество
сульфидов пластичность и вязкость стали снижаются, а способность к хрупкому
разрушению заметно возрастает.
Изучение влияния серы на хладностойкость литой стали 25Л,
показали, что увеличение содержания серы в пределах марочного состава от
0,02% до 0,054% при -40 град С более чем в два раза снижают ударную
вязкость литой стали; дальнейшее же увеличение ее содержания (до 0,112%)
оказывает меньшее влияние. Практически полное охрупчивание стали независимо
от содержания серы наступает уже в интервале (-60) – (-80). Повышение
содержания серы на 0,01% в диапазоне от 0,02 до 0,05% сдвигает критическую
температуру хладноломкости примерно 15-17 град.
Исследования показали, что с увеличением содержания серы
соответственно возрастало количество сульфидных включений, являющихся
концентраторами напряжений и источниками образования трещин. При прочих
равных условиях снижение содержания серы является эффективным средством
повышения хладностойкости стали.
Влияние фосфора.
Фосфор, как и сера, относится к вредным примесям, наиболее сильно
влияющим на свойства стали. По мере повышения содержания углерода
охрупчивающее влияние фосфора возрастает. Углерод вытесняет фосфор из
раствора на границы зерен, что существенно ослабляет межкристаллические
связи. Подобное влияние на фосфор оказывает и марганец. И особенно опасно
совместное влияние углерода (>0,3%) и марганца (>1,0%) на хладноломкость
сталей с повышенным содержанием фосфора. Микронеоднородность в такой стали
способствует образованию грубодендритных структур, которые ослабляют
металлическую матрицу и увеличивают хладноломкость стали.
Никель, молибден, ванадий несколько уменьшает вредное влияние
фосфора в указанных сталях, однако и в этих стаях следует снижать
содержание фосфора до минимума.
Охрупчивающее влияние фосфора проявляется в ослаблении
межкристаллических связей за счет обогащения границ зерен элементарным
фосфором, а также за счет образования неметаллических включений фосфидной
эвтектики, являющихся концентраторами напряжений. Вредное влияние фосфора
на хладноломкость однозначно для всего сортамента конструкционных сталей.
Результаты испытаний ударной вязкости в диапазоне температур от +20 до -80
град С показывают, что увеличение содержания фосфора от 0,02 до 0,10%
однозначно снижает ударную вязкость литой стали для всех температур
испытания примерно в четыре-шесть раз. Для среднеуглеродистой стали
увеличение содержания фосфора на 0,01% сдвигает критическую температуру
хладноломкости примерно на 20 град в сторону положительных температур.
Влияние примесей цветных металлов.
Известно отрицательное влияние примесей цветных металлов –
свинца, висмута и сурьмы. Являясь поверхностно активными по отношению к
железу, эти примеси в процессе кристаллизации стали выделяются по границам
зерен и дендритных образований, существенно засоряя их периметр и ослабляя
межкристаллические связи.
2. Термическая обработка.
Известно, что природно мелкозернистые стали более хладностойки,
чем крупнозернистые. Мелкое зерно аустенита, получаемое после присадки
алюминия, существенно повышает показательной ударной вязкости при низких
температурах. Поэтому опасным является перегрев стали, вызывающий рост
аустенитных зерен. На хладноломкость влияет и размер ферритного зерна.
Между величиной размера зерна феррита и критической температурой хрупкости
для низкоуглеродистых сталей установлена однозначная прямолинейная
зависимость.
Также известно благоприятное влияние на хладностойкость
мелкодисперсных сфероидальных карбидов и отрицательное влияние пластичных
карбидов в перлите, по мере роста размеров которых повышается критическая
температура хрупкости.
Правильно выбранный режим термической обработки позволяет
получить оптимальную структуру стали, обеспечивающую наивыгоднейшее
сочетание механических показателей и в том числе наивысшую хладностойкость.
Улучшение является наилучшим видом термической обработки с точки
зрения получения комплекса свойств и наиболее низкой критической
температуры хладностойкости. Влияет и температура отпуска. С повышением
температуры отпуска улучшаются пластические стали и хладностойкость.
Нормализация – наиболее часто применяемый вид термической
обработки для хладностойких сталей. Высокий отпуск после нормализации
значительно снижает склонность стали к хрупкости, т. е. существенно
повышает хладностойкость.
Отжиг – наиболее неподходящая для хладностойких сталей
термическая обработка. Отрицательное влияние отжига проявляется в
образовании грубой блочной дифференцирования структуры вследствие
медленного охлаждения. Режимы отжига обуславливают самые низкие показатели
хладностойкости.
Для деталей, работающих при низких температурах, применяют
высокий отпуск, обеспечивающий наиболее низкие критические температуры
хладноломкости. На практике в условиях производства для крупных или сложных
форм отливок процессы закалки е всегда технологичны и целесообразны. Для
большинства отливок рекомендуются процессы нормализации, обеспечивающие
удовлетворительные дисперсность структуры и уровень свойств. А последующий
отпуск существенно улучшает хладностойкость. На производстве часто
применяют отжиг, а исследования показали, что значениям ГОСТа по ударной
вязкости при -40, соответствует только режим улучшения (на примере стали
35Л), поэтому важно менять технологии производства сталей для отливок.
Термическая обработка является важнейшим процессом при получении
качественной стали.
3. Раскисление.
Кислород в стали.
При окислительных процессах металлическая ванная обогащается
кислородом, при восстановительных – обедняется. При этом из растворимых в
стали активных форм кислород переходит в пассивные нерастворимые формы,
образуя комплексы эндогенных оксидных включений. Часть включений удается
удалять из ванной, но некоторые остаются в виде шлаковой фазы. Применение
алюминия позволяет эффективно снижать содержание кислорода в начале
восстановительного периода электроплавки.
Опыт показывает, что образующиеся в этот период оксидные включения
практически полностью всплывают в шлак.
Современная технология электроплавки стали в дуговых
электропечах предусматривает метод комбинированного раскисления –
осадочного и диффузного. В мартеновских печах и конвертерах применяют
только осадочное раскисление.
Степень понижения концентрации кислорода в стали при раскислении
способности элемента-раскислителя. При сравнении эффективности
раскислителей следует считать, что большей раскислительной способностью,
обладает тот раскислитель, которому при данной температуре и одинаковой
концентрации в расплаве соответствует более низкая концентрация кислорода.
Наиболее распространенные раскислители – марганец, кремний, алюминий.
Влияние кислорода на хладноломкость промышленных сталей сложно. В
зависимости от применяемых раскислителей изменяются типы включений и
гранулярность структуры, и поэтому свойства стали могут быть различными при
одинаковом содержании кислорода.
Влияние алюминия.
В современной металлургии стали конечное раскисление осуществляют
присадками алюминия. Обычно количество присаживаемого алюминия рассчитывают
так, чтобы в жидкой стали присутствовал остаточный алюминий. Это
обеспечивает получение стали с мелким зерном аустенита.
Модифицирующий эффект алюминия в значительной степени объяснятся
образованием мельчайших включений нитридов алюминия, располагающихся по
границам зерен аустенита и препятствующих их росту.
Изменяя природу включений, алюминий существенно влияет на
хладноломкость и другие свойства стали. Наивысшая хладностойкость и
наилучший комплекс свойств были получены при содержании от 0,03 – 0,06% Al.
При этом сочетались максимальная плотность, наивысшая пластичность и
вязкость, минимальная газонасыщенность. Установлено, что свойства стали не
зависят от метода присадки, а определяются лишь фактическим содержанием
алюминия в стали.
Влияние других раскислителей.
Титан – более слабый раскислитель чем алюминий. Промышленный
ферротитан содержит до 7% Al, вследствие чего основным видом оксидных
включений в титаносодержащих сталях остается корунд и алюминиевая шпинель.
Присадки титана в следствие образования эвтектических сульфидов приводит к
существенному снижению хладностойкости феррито-перлитных сталей. Однако
применение титана как модификатора при низком содержании серы в стали
оказывается рациональным. Присадки титана в перлитные стали повышают
трещиноустойчивость; в аустенитных сталях нитриды титана существенно
измельчают структуру слитков и отливок. В этом случае титан способен
повышать хладностойкость стали. Подобное влияние оказывают и присадки
циркония.
Редкоземельные металлы оказывают положительное влияние на природу
неметаллических включений, способствуя глобуляризации сложных комплексных
образований. Присадки этих метало улучшают пластичность и вязкость стали и
снижают критическую температуру хладноломкости.
Кальций и редкоземельные металлы получают все большее
распространение при производстве хладостойких сталей.
Неметаллические включения.
Неметаллические включения являются основной плавочной
характеристикой стали, в значительной степени определяющей ее свойства и, в
частности, хладностойкости. Степень загрязненности включениями, их природа
и характер распределения оказывают однозначное влияние на процессы
охрупчивания стали при низких температурах. Включения, являясь
концентраторами напряжений, способствуют зарождению трещин и предопределяют
температуры перехода сталей из вязкого в хрупкое состояние. Повышение общей
частоты стали и получении благоприятной формы включений существенно снижают
критические температуры хладноломкости стали.
Требования к частоте стали непрерывно возрастают. Особенно велико
влияние сталей на хладноломкость стали.
Хладностойкие стали.
В сортаменте стального литья первое место занимают углеродистые
стали, преимущественно среднеуглеродистых марок 25-45Л, однако эти сорта
сталей мало подходят для работы при низких температурах.
Постепенный перевод сортамента хладностойких отливок с
углеродистых на легированные стали является важной проблемой
машиностроения. Особенно перспективным является создание новых экономно-
легированных хладностойких сталей. Однако, как уже было показано улучшение
свойств может достигаться за счет повышения частоты стали и улучшения формы
включений.
Углеродистые стали могут быть улучшены путем неметаллических
включений, а также в результате конечного раскисления. Эффект
глобуляризации включений существенно улучшает комплекс свойств и
хладностойкость, приближая свойства углеродистой стали к свойствам
легированной.
В легированных сталях сочетание высоких показателей прочности и
сопротивляемости охрупчиванию наиболее благоприятны. Применение
легированных сталей позволяет существенно улучшить хладностойкость деталей
машин при одновременном снижении их веса. При этом дополнительные затраты
на ферросплавы обычно незначительны, что увеличивает экономическую
эффективность легирования,
Особенно перспективны экономно-легированные Хладностойкие стали
повышенной прочности, не содержащих дорогостоящих и дефицитных никеля,
молибдена и вольфрама. К таким маркам следует прежде всего отнести
марганцевые, кремнемарганцевые, хромокремнемарганцевые литейные стали (типа
20ГЛ, 20ГСЛ, 20ХГСЛ и др.). Влияние легирования и модифицирования в полной
мере проявилось при испытании хладноломкости – с повышением степени
легирования критическая температура хладноломкости прогрессивно снижалась.
Раскисленные только алюминием стали типа 15Л и 15ГЛ охрупчивались при
температурах соответственно -40 и -60 град. С; при дополнительном
раскислении силикокальцием эти стали при указанных температурах имели
удовлетворительную вязкость. Сталь типа 15Л и при втором варианте
раскисления охрупчивались при -80 град. С. В стали типа 15ХГСЛ наблюдалось
хорошее сочетание прочности и хладностойкости. Дополнительное легирование
молибденом может быть целесообразным только при производстве крупных
отливок.
На ряде заводов, производящих отливки для работы при низких
температурах применяют сталь 35ГЛ. По сравнению со сталью 35Л эта сталь
отличается лучшим сочетанием прочности, пластичности и вязкости (предел
текучести выше на 20-30%, критическая температура хладноломкости ниже на 15-
20 град.). Комплексное раскисление еще в большей степени улучшает
показатели хладноломкости.
Из всех элементов химического состава после серы и фосфора
углерод оказывает наиболее сильное влияние на хладноломкость. Каждая 0,01%
С повышает критическую температуру хладноломкости 1-1,5 град. Включение
цементита, препятствующее пластическому течению металла при низких
температурах, являются концентраторами напряжений и местами зарождения
трещин. Поэтому для повышения хладноломкости большой интерес представляют
низкоуглеродистые стали.
Среди многочисленных сталей, применяемых для производства
фасонного литья, особое место занимает высокомарганцевая аустенитная,
являющаяся самой распространенной высоколегированной сталью для отливок.
Сочетание высокой вязкости и способности к наклепу с хорошей
износостойкостью обеспечивает широкое применение оливок из этой стали в
машиностроении, горной, металлургической, химической и строительной
промышленности. Сортамент изделий из этой стали исключительно многообразен;
из нее изготавливают конусы и щеки дробилок, детали ковшей экскаваторов и
землечерпалок, гусеничные тракторы, железнодорожные рельсы, стрелки,
крестовины и др. детали. В зимнее время, особенно в северных и восточных
районах, когда температура понижается до -14 град. С, наблюдаются массовые
поломки оборудования – отливки высокомарганцевой стали охрупчиваются и
разрушаются. Поэтому изучение природы и механизма охрупчивания имеет
большое практическое значение.
Для эффективного модифицирования высокомарганцевой стали были
применены титан и цирконий. По технологическим и экономическим
соображениям, более целесообразно применение титана. Измельчение структуры
положительно влияет на хладностойкость отливок, износостойкость отливок из
модифицированного титаном стали возрастает в 1,5 раза.
В настоящее время высокомарганцевую сталь, модифицированную
титаном, широко применяют для износостойких отливок металлургического и
горнообогатительного оборудования.
Заключение.
Учитывая географические особенности территории нашей страны,
сооружения и конструкции, возводимые в районах восточнее изотермы –30 град.
С (>85% территории), следует изготавливать из хладностойких строительных
сталей. Однако до настоящего времени применялись хладноломкие углеродистые
стали, при этом увеличивали запас прочности за счет металлоемкости, что
приводит к перерасходу металла и не всегда достигает цели.
В связи с развитием на Крайнем Севере и Востоке газовой и
нефтяной промышленности и строительством магистральных трубопроводов
большого диаметра особенно увеличилась потребность в хладностойких листовых
сталях.
В еще большей степени необходимы хладностойкие сортовые
конструкционные стали для машин строительной, дорожной и горнодобывающей
техники, работающей при низких температурах. В соответствии с этим
производство хладностойких сталей постоянно растет.
Список литературы.
Шульте Ю. А. Хладностойкие стали – М.: Металлургия, 1970.
Ассонов А. Д. Технология термообработки деталей машин. – М.: Машиностроение
1969.