Повышение технологических и эксплуатационных свойств высокопрочных трубных сталей за счет рационального легирования и микролегирования

• Автор: Софрыгина, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

1. Аналитический обзор.

1.1 Влияние химического состава на устойчивость переохлажденного аустенита среднеуглеродистой стали

1.1.1 Влияние основных легирующих элементов.

1.1.2 Роль микролегирующих элементов

1.1.3 Особенности микролегирования бором

1.2 Влияние химического состава на закономерности отпуска закаленной среднеуглеродистой стали.

1.2.1 Влияние карбидообразующих легирующих элементов.

1.2.2 Особенности микролегирования бором и отпускная хрупкость

1.3 Упрочнение нарезных труб нефтяного сортамента по средствам закалки с отпуском.

1.3.1 Особенности термической обработки труб.

1.3.2 Влияние химического состава и структуры металла на комплекс механических и эксплуатационных свойств
1.4 Постановка задачи исследования.
2. Материалы и методики исследования
2.1 Материалы и технология обработки.
2.2 Методики эксперимента
3. Исследование хромомарганцевых марок стали с различной системой легирования и микролегирования в закаленном состоянии
3.1 Оценка устойчивости переохлажденного аустенита и прокаливаемоеи
в лабораторных условиях
3.2 Изучение особенностей охлаждения труб в спрейере и анализ полученных результатов.
3.3 Исследование микроструктуры борсодержащих марок стали в закаленном состоянии.
4. Исследование хромомарганцевых марок стали с различной системой легирования и микролегирования после закалки с отпуском
4.1 Анализ механических свойств в зависимости от температурновременных параметров нагрева при отпуске.
4.2 Оценка хладостойкости и склонности к отпускной хрупкости
4.3 Кинетика отпускной хрупкости
4.4 Исследование влияния смешанных структур на хладостой кость и склонность к отпускной хрупкости
4.4.1 Особенности межкритической закалки с отпуском
4.4.2 Особенности изотермической закалки с отпуском
5. Исследование механических свойств борсодержащих марок стали в трубах после термической обработки в промышленных условиях.
5.1 Отработка технологии термической обработки труб и анализ механических свойств
5.2 Изготовление опытнопромышленных партий и разработка рекомендаций к производству труб нефтяного сортамента.
Заключение
Библиографический список
Приложение 1 Сертификаты качества трубной заготовки из борсодержащих
марок стали.
Приложение 2 Данные по качеству производства опытнопромышленных
партий труб из борсодержащих марок стали
Приложение 3 Отчеты о проведении коррозионных испытаний борсодержащих
марок стали.
Приложение 4 Расчет ожидаемого экономического эффекта.
Введение


Замедляющее влияние карбидообразуюших элементов на процессы коагуляции и рекристаллизации способствует сохранению высокой твердости стали после высоких температур отпуска. Закалка с высоким отпуском благоприятно влияют на комплекс механических свойств и, особенно, на ударную вязкость. Однако эго не относится к маркам стали склонным к отпускной хрупкости. На рисунке 1. Существует две температурные зоны отпуска, в которых появляется хрупкость первая 0. С и вторая 0. Температурная область охрупчивания может находится в интервале от 0 С до критической точки Ась температура максимального охрупчивания для разных марок стали различна 3. Рисунок 1. Хрупкость, развивающаяся в интервале температур 0. С, свойственна в той или иной мере всем маркам стали, охрупчивание необратимо и скорость охлаждения после отпуска не влияет на развитие данного вида хрупкости. Хрупкость, наблюдаемая в результате отпуска в интервале температур 0. С, обнаруживается в тех случаях, когда сталь в процессе медленного охлаждения или специальной выдержки пребывает определенное время в данном интервале температур. Наоборот, в случае ускоренного охлаждения стали хрупкость или не возникает, или резко снижается. Существенным признаком этого вида хрупкости является се обратимость. Если сталь, охрупченную в результате отпуска выше 0 С с последующим медленным охлаждением, вновь нагреть до температур выше 0 С и быстро охладить, то ударная вязкость восстанавливается. Если после этого сталь вновь попадает в опасный интервал температур отпуска, то она повторно охругчивастся. Новый нагрев выше 0 С с быстрым охлаждением устраняет хрупкость и т. Поэтому данное явление называют обратимой отпускной хрупкостью. Отпускная хрупкость проявляется в снижение ударной вязкости, на другие механические свойства при комнатной температуре она практически не влияет. Для оценки температуры перехода из вязкого состояния в хрупкое Тч, называемой также критической температурой хрупкости и порогом хладноломкости, используют разные критерии температуру достижения определенного уровня ударной вязкости верхнюю границу или температуру середины переходного интервала температуру, при которой излома занято вязкой волокнистой составляющей. Склонность конструкционной стали к отпускной хрупкости зависит от химического состава, чистоты по содержанию вредных примесей и режима термической обработки. В результате изучения отпускной хрупкости наибольшее развитие и признание получила теория сегрегации вредных примесей Р, Аэ, йп, 8Ь по границам зерен, приводящая к ослаблению межзеренного сцепления 3, . Примеси цветных металлов Аз, 8п, БЬ, РЬ, В, обладая меньшей растворимостью в твердом железе, чем в жидком, характеризуются значительной способностью к ликвации в процессе кристаллизации металла. Кроме того, они имеют низкую температуру плавления. Вследствие этого основное количество присутствующих в стали примесей цветных металлов находится в междендритных областях, по границам зерен в виде самостоятельной фазы. Из всех примесей в наибольшей степени охрупчивает сталь сурьма. Однако, в виду того, что фосфор содержится в промышленных плавках в количествах, значительно превышающих содержание остальных примесных элементов, ему отводится ведущая роль в зернограничном охрупчивании рис. Рисунок 1. В.И. Архаровым установлено, что развитие отпускной хрупкости сопровождается обогащением тончайших слоев у границ зерен примесями, но без образования новой фазы. Восстановлению вязкости в результате повторного высокого отпуска соответствует резкое уменьшение концентрационного пика у границ зерен до уровня, при котором он почти не обнаруживается. Процессы сегрегации и десегрегации примесей протекают в аобласти. В качестве предельной концентрации содержания вредных примесей 8, Р большинство исследователей называют 0,0, каждого, что и послужило основанием внесения данной нормы в стандарты на конструкционные легированные стали. Сера и фосфор, неограниченно растворяясь в жидком железе, обладают различной растворимостью в а и у железе .