Влияние легирования хром-никель-молибден-ванадиевых сталей на стойкость к разрушению в условиях повторного нагрева
Известно, что образование трещин в сварных конструкциях в процессе термической обработки, применяемой для снятия внутренних напряжений, особенно часто проявляется в случаях, когда основной металл легируется активными карбидообразующими элементами. Установлено также, что растрескивание подобного рода есть результат взаимодействия структурных изменений, способствующих значительному охрупчиванию (за счет дисперсионного твердения) металла зоны термического влияния, и внутренних напряжений, возникающих в процессе сварки.
Учитывая это, температуру и длительность отпуска необходимо назначать с учетом не только конечного уровня свойств сварных соединений и основного металла, но и возможности возникновения рассматриваемого явления. Для предупреждения образования трещин н условиях повторного нагрева целесообразно достижение требуемой величины температурно-временного параметра за счет повышения температуры отпуска при уменьшении продолжительности выдержки.
Однако наиболее эффективным методом предупреждения трещин при повторном нагреве является выбор такого состава стали, при котором процессы старения или неярко выражены, или имеет место быстрое перестаривание (возврат пластичности) при относительно невысоких температурах термообработки вследствие коагуляции вторичных фаз. Назначение оптимального состава стали возможно с использованием эмпирических формул. В связи с этим были проведены исследования по разработке подобной зависимости для низколегированных Сг — № — Мо — У-сталей, широко применяемых в энергомашиностроении при изготовлении сосудов высокого давления. При этом использовались стали, химический состав которых приведен в таблице.
Исследования рассматриваемого явления были проведены на образцах размером 12X12X65 мм с моделированным участком перегрева (7'тах= 1400 °С) и на жестких технологических пробах «Тэккен» (30Х150Х X 330 мм). При этом структура около-шовного металла в модельных и реальных сварных соединениях сталей всех исследованных составов формировалась с учетом обеспечения высокой стойкости против образования холодных трещин.
Сразу же после имитации сварочного нагрева-в образцах наводили усталостную трещину, после чего их подвергали термической обработке при 500 ... 660 °С длительностью 1, 3 и 5 ч и испытаниям на критическое раскрытие трещины 6С непосредственно при температурах нагрева.
Величина температурного интервала и степень теплового охрупчивания, возникающего вследствие интенсивно развивающихся при этом процессов дисперсионного твердения, зависят от химического состава основного металла. Наиболее значительное влияние на склонность к разрушению исследованных сталей в условиях повторного нагрева оказывает содержание хрома и ванадия.