Структура и свойства теплоустойчивой 3% Cr-Mo-V стали после термической обработки применительно к дискам паровых турбин

• Автор: Бречко, Александр Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил

Содержание Стр.

Введение

1.Современное состояние вопроса.

1.1 .Критерии выбора материалов для дисков паровых турбин с рабочей температурой до 0 С.

1.2. Теплоустойчивые V и V стали, применяемые

для дисков турбин

1.3.Влияние химического состава и структуры на свойства теплоустойчивых сталей

1.4. Технология изготовления турбинных дисков

1.5. Некоторые результаты исследований металла крупных поковок из 3 V стали и статистический анализ промышленных заготовок

1.6.Оптимизация химического состава 3 V стали

1.7.Постановка задачи.

2.Материал и методика исследования
2.1 .Материал.
2.2.Методика.
3.Механические свойства стали ЭИ5 с различным содержанием молибдена и вольфрама
4.Кинетика распада переохлажденного аустенита и оценка температурного состояния при закалке дисков
4.1 .Влияние замены вольфрама на молибден на критические
точки и кинетику фазовых превращений
4.2.Расчст температурных полей и определение скоростей охлаждения при закалке опытнопромышленных дисков
5.Исследование свойств металла безвольфрамовой стали
ХЗМ1 ФАЭИ5М.
5.1 .Технологические свойства безвольфрамовой стали
5.2.Механические свойства по сечению дисков
5.3.Механические свойства при повышенных температурах
5.4.Механические свойства после длительных тепловых выдержек
5.5.Длительная прочность
5.6.0ценка сопротивляемости хрупким разрушениям
5.6.1 .Критическая температура хрупкости
5.6.2.Определение характеристик трещиностойкости
6.Исследование структуры и фазового состава
6.1 .Исследование структуры оптическими методами
6.2.Электронноскопическое исследование структуры
7. Влияние режимов термической обработки на
свойства безвольфрамовой стали
7.1.Влияние температуры и длительности отпуска на свойства безвольфрамовой стали
7.2.0ценка отпускной хрупкости
8. Анализ результатов и сравнение комплекса свойств безвольфрамовой и базовой стали ЭИ5.
Выводы
Список литературы


Применение материалов для ответственных деталей турбин определяется рабочей температурой и требованиями к свойствам. При повышенных рабочих температурах для дисков, а также роторов нашли применение 2-3% Cr-Mo-V и Cr-Mo-W-V стали перлитного класса. Наиболее широко используются сталь марки ХЗМВФА (ЭИ-5) для дисков и X1МФА (Р2МА) для роторов. Химический состав и свойства отечественных и зарубежных сталей этого типа приведены в табл. Cr-Mo-V сталь типа Х2М1Ф отличается высокий комплексом механических свойств, жаропрочностью и релаксационной стойкостью. Пластичность при длительном растяжении - удовлетворительная, однако чувствительность к концентраторам напряжения - высокая. Предназначена для длительной службы при температурах до 0°С. Применяется, как правило, для крепежа. Химический состав зарубежных аналогов отличаезся большим содержанием хрома и меньшим содержанием молибдена. Н., благодаря меньшму содержанию ванадия, уступает по жаропрочности стали Х2М1Ф, поэтому применяется при более низкой температуре (до 0°С). Особо следует подчеркнуть, что зарубежные аналоги используются не только для крепежа, но и для дисков. Нужно отметить, что в России для валов, а также для дисков при рабочей температуре до 0°С применяется сталь X1 МФА (Р2МА), отличающаяся более высоким содержанием углерода и молибдена и меньшим количеством хрома и ванадия. В США и Японии перлитные 3 % Cr-Mo-V и Cr-Mo-W-V стали не получили широкого распространения. Таблица 1. Марка Страна Стандарт Назначение Тр макс. С Химический состап . С БІ Мп 8 н. Р н. Сг Мо V N1 н. Си н. ЭИ3 2С2- нековки 0 0. СгМо/ 5 Германия Детали для 0. Н. Велико- Диски, 0. ХЗМ8Ф Россия ГОСТ Валы, диски 0 0. Э.5 0. ЭИ5 2С2- турбин . СЛ/МоУ? Г ермания Детали для 0. ПОВЫШ. Велико- Диски, 0,0, н. X1М1 ФА Россия Валы, ротора 0,-0, 5-0. Р США А$ТМ Поковки для 0. А2 повыш. БСМУ5 Япония 9 Детали для 0. ХН1М, либо на более высокие температуры, что требует применения высоколегированных сталей. Химический состав 3% Сг-Мо-У-У стали отечественной марки ХЗМВФА и зарубежных аналогов практически одинаков. От стали Х2М1Ф стали этой группы отличаются прежде всего наличием вольфрама, большим содержанием ванадия (0,6-0,8% против 0,3 - 0,5%) и хрома. Сталь этого типа обладает высоким комплексом механических свойств, является наиболее жаропрочным материалом из числа низко- и среднелегированных сталей, имеет достаточно высокую релаксационную стойкость. Может применяться для длительной работы при температуре до 0°С, а при ограниченных сроках службы до 0°С. Её длительная прочность (с ю) по сравнению со сталью типа Х2М1Ф несколько выше. Сталь обладает хорошей прокаливаемостью и способностью к термическому улучшению, что делают ее пригодной для изготовления крупных поковок типа турбинных дисков. К недостаткам этой стали относятся невысокая сопротивляемость хрупким разрушениям, способность к разупрочнению и низкая длительная пластичность в состоянии обработки на КП и более. При длительном нагружении и температуре свыше ЗЗО'С, очень плохая свариваемость. Наличие в ее составе остродефицитного и дорогого вольфрама делает ее значительно дороже по сравнению со сталями типа Сг-Мо-У. Таким образом, 3% Сг-Мо-У и Сг-Мо-У-У стали обладают высоким комплексом механических свойств при +°С в сочетании с высокой жаропрочностью. При температурах до 0-0°С стали обоих типов могут применяться одинаково успешно. Следует отметить, что в России 3% Сг-Мо-У - сталь для дисков турбин практически не применяется, и свойства стали этого типа (особенно при повышенных температурах) применительно к дискам изучены недостаточно. Следует также отметить, что существует целый ряд Сг-Мо-У с содержанием хрома около 1%, в то время как подобные разновидности с 3% практически не встречаются ,несмотря на их возможные достоинства. Поэтому исследование и разработка такой стали могла бы быть актуальной. Физико-механические характеристики теплоустойчивых сталей определяются свойствами твердого раствора, дефектами его кристаллического строения, а также свойствами, количеством, дисперсностью и распределением первичных и вторичных фаз выделения.