Характер распределения концентрации углерода в перлитной стали
Характер распределения концентрации углерода в перлитной стали изменяется при нагревах ниже точки Лс3. В частности, при отжиге 800 °С, выдержка 2 ч, содержание углерода в обезуглероженной зоне перлитной стали снижается до предела растворимости углерода в железе (0,02 %) с одновременным повышением содержания его в науглероженной зоне аустенитного металла до 0,8 % и ростом протяженности этой зоны до 0,9 мм (см. рис. 2,б). Протяженность обезуглероженной зоны уменьшается по сравнению с исходной (1200 °С, 1 ч) за счет интенсивной диффузии из глубинных слоев перлитной стали. Такая же картина наблюдается при отжиге 700 °С, но в меньшей степени.
100-часовой отпуск при 600 с приводит к увеличению протяженности зон по сравнению с исходной. Концентрация углерода в приграничной аустенитной зоне достигает максимальной величины—1,0 %; в зоне перлитного металла — резко снижается до минимальной, а затем, достигнув расстояния от границы 0,5 мм, начинает постепенно увеличиваться и достигает исходной концентрации перлитного металла на расстоянии 1,3 мм.
В структуре образца, отпущенного при 600 °С с выдержкой 4 ч, как и при всех исследуемых температурах, в аустенитном слое выявлена зона интенсивной трави-мости, а в приграничной зоне основного металла ярко выраженная обезуглероженная ферритная зона.
Таким образом, повторный нагрев до температуры ниже точки Ас3 образцов, подвергнутых аустенизации (1200 °С), приводит к уменьшению протяженности обезуглероженной зоны в а-железе перлитной стали, значительному до предела растворимости снижению концентрации углерода с одновременным повышением содержания его концентрации в приграничной зоне до 1,0 %. Следовательно, повторные нагревы биметалла ниже точки Ас3 приводят к появлению резких пере-
ходов концентрации углерода в зоне соединения, что может неблагоприятно сказаться на его деформационной способности. Поэтому необходимо по возможности сокращать время выдержки двухслойной стали при температурах ниже точки Ас3.
Установлено, что после комплекса термических обработок (аустенизация — нормализация — отпуск общей ‘длительностью 50 ч) в соответствии с технологией изготовления сепараторов пара абсолютная величина зоны науглероживания не превышает 1,2 мм.
При назначении толщины плакирующего слоя нужно учитывать удаление металла при зачистке поверхности, окисление его при термообработках, коррозионные потери при работе сосуда в воде высоких параметров. Учитывая изложенное, минимальную допустимую толщину плакирующего слоя определяем по формуле
Амин— Фг+8д+б0б + бт+бк+ба, где 6Г — гарантийный запас толщины плакирующего слоя (бг=0,2ч-0,3 мм принимается из расчета 3—5-кратного запаса толщины плакирующего слоя, теряемого от общей коррозии за срок службы сосуда 25... 30 лет); бд — максимальная глубина науглероживания при изготовлении сосуда, (6Д=1,2 мм определена экспериментально); 60б — толщина слоя металла, удаляемого с поверхности при зачистке (6об=0,1-ь0,2 мм, по ГОСТ 2.309—73 класс чистоты прокатанного металла составляет Яа <[80 мкм, а зачищенного — Ка ^ ^20 мкм, следовательно, толщина снятого при зачистке металла равна 0,08—0,02=0,06 мм); 6Т — толщина металла, окисленного при термообработке (6Т=0,1 мм определена экспериментально при высокотемпературной обработке двухслойной стали, плакированной взрывом); 6К — толщина металла, теряемого от общей коррозии при эксплуатации сосуда (срок службы сосуда АЭУ рассчитывается на 25...30 лет, средняя скорость коррозии стали типа Х18Н10Т составляет 1,85...2 мкм/год [1], следовательно, 61(—0,002X30=0,06 мм); 6а —потери толщины плакирующего слоя за счет волнообразной линии соединения. Эта величина равна амплитуде волны (6а—0,15-^0,30 мм определена экспериментально при исследованиях непосредственно плакированных листовых заготовок).
Таким образом, минимально допустимая толщина плакирующего слоя на деталях, не подвергающихся горячему деформированию, должна быть не менее 2,2 мм-
На основании проведенных исследований толщину плакирующего слоя в двухслойной стали, полученной сваркой взрывом, снизили до 3 ,мм.‘ Изготовление сепаратора пара для Чернобыльской АЭС (рис. 5) выявило высокую технологичность биметалла. Исследование структуры биметалла показало, что толщина ненаугле-роженного аустенитного слоя в изделии составляет 1,2 мм. Проведенные исследования диффузии Сг и N1 показали, что эти элементы диффундируют на небольшую глубину, равную 15...20 мкм.
Таким образом, плакирующий слой толщиной 3 мм в двухслойной стали, полученной сваркой взрывом, обеспечивает защиту внутренней поверхности сосуда от коррозии.
