Аннотация: ZG06Cr13Ni4Mo материалының өнімділігіне әртүрлі термиялық өңдеу процестерінің әсері зерттелді. Сынақ 1 010 ℃ қалыпқа келтіру + 605 ℃ бастапқы шынықтыру + 580 ℃ қайталама шынықтыру кезінде термиялық өңдеуден кейін материал ең жақсы өнімділік индексіне жететінін көрсетеді. Оның құрылымы төмен көміртекті мартенсит + кері түрленетін аустенит, жоғары беріктікке, төмен температураға төзімділікке және қолайлы қаттылыққа ие. Ол үлкен жүзді құюды термиялық өңдеу өндірісін қолдану кезінде өнімнің өнімділігі талаптарына сәйкес келеді.
Түйін сөздер: ZG06Cr13NI4Mo; мартенситті баспайтын болат; пышақ
Үлкен қалақтар гидроэнергетикалық турбиналардың негізгі бөліктері болып табылады. Бөлшектердің қызмет көрсету шарттары салыстырмалы түрде қатал және олар ұзақ уақыт бойы жоғары қысымды су ағынының әсеріне, тозуға және эрозияға ұшырайды. Материал жақсы кешенді механикалық қасиеттері және коррозияға төзімділігі бар ZG06Cr13Ni4Mo мартенситті баспайтын болаттан таңдалған. Гидроэнергетиканың және онымен байланысты құймалардың кең ауқымда дамуымен ZG06Cr13Ni4Mo сияқты тот баспайтын болаттан жасалған материалдардың жұмысына жоғары талаптар қойылады. Осы мақсатта отандық су электр жабдығы кәсіпорнының ZG06C r13N i4M o ірі қалақтарының өндірістік сынағымен біріктіріліп, материалдың химиялық құрамын ішкі бақылау, термиялық өңдеу процесін салыстыру сынағы және сынақ нәтижелерін талдау, оңтайландырылған бір қалыпқа келтіру + қос шынықтыру жылуы. ZG06C r13N i4M o тот баспайтын болаттан жасалған материалды өңдеу процесі жоғары өнімділік талаптарына жауап беретін құймаларды шығару үшін анықталды.
1 Химиялық құрамды ішкі бақылау
ZG06C r13N i4M o материалы жоғары механикалық қасиеттерге және төмен температурада жақсы соққыға төзімділікке ие болуы қажет, жоғары берік мартенситті баспайтын болат болып табылады. Материалдың өнімділігін жақсарту үшін химиялық құрамы ішкі бақылауға алынды, w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08% және газ құрамын бақылау қажет болды. 1-кестеде материалдың ішкі бақылауының химиялық құрамының диапазоны және үлгінің химиялық құрамының талдау нәтижелері көрсетілген, ал 2-кестеде материалдың газ құрамының ішкі бақылау талаптары және үлгідегі газ құрамының талдау нәтижелері көрсетілген.
1-кесте Химиялық құрамы (массалық үлес, %)
| элемент | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| стандартты талап | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Ингредиенттер Ішкі бақылау | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12,0-13,0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Нәтижелерді талдаңыз | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
2-кесте Газ мөлшері (ppm)
| газ | H | O | N |
| Ішкі бақылауға қойылатын талаптар | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Нәтижелерді талдаңыз | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
ZG06C r13N i4M o материалы 30 т электр пешінде балқытылған, легірлеу, құрамы мен температурасын реттеу үшін 25 T LF пешінде тазартылған және 25 T VOD пешінде көмірсіздендірілген және газсыздандырылған, осылайша өте төмен көміртекті балқытылған болат алынған, құрамы біркелкі, тазалығы жоғары, зиянды газ мөлшері аз. Ақырында, алюминий сымы балқытылған болаттағы оттегінің мазмұнын азайту және дәндерді одан әрі тазарту үшін соңғы тотықсыздандыру үшін пайдаланылды.
2 Термиялық өңдеу процесінің сынағы
2.1 Тест жоспары
Сынақ корпусы ретінде құйма корпусы пайдаланылды, сынақ блогының өлшемі 70 мм × 70 мм × 230 мм болды, ал алдын ала термиялық өңдеу жұмсарту жасыту болды. Әдебиеттермен танысқаннан кейін термиялық өңдеу процесінің параметрлері таңдалды: қалыпқа келтіру температурасы 1 010 ℃, бастапқы шынықтыру температурасы 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, қайталама шынықтыру температурасы 580 ℃ және салыстырмалы сынақтар үшін әртүрлі шыңдау процестері қолданылды. Сынақ жоспары 3-кестеде көрсетілген.
3-кесте Термиялық өңдеу сынағының жоспары
| Сынақ жоспары | Термиялық өңдеуді сынау процесі | Пилоттық жобалар |
| A1 | 1 010℃Қалыпқа келтіру+620℃Темперлеу | Созылу қасиеттері Соққыға төзімділік Қаттылық HB Иілу қасиеттері Микроқұрылым |
| A2 | 1 010℃Қалыптылау+620℃Темперациялау+580℃Темперациялау | |
| B1 | 1 010℃Қалыпқа келтіру+620℃Темперлеу | |
| B2 | 1 010℃Қалыптылау+620℃Темперациялау+580℃Темперациялау | |
| C1 | 1 010℃Қалыпқа келтіру+620℃Темперлеу | |
| C2 | 1 010℃Қалыптылау+620℃Темперациялау+580℃Темперациялау |
2.2 Сынақ нәтижелерін талдау
2.2.1 Химиялық құрамын талдау
1-кестедегі және 2-кестедегі химиялық құрамы мен газ құрамын талдау нәтижелерінен негізгі элементтер мен газ құрамы оңтайландырылған құрамды бақылау диапазонына сәйкес келеді.
2.2.2 Өнімділік сынақтарының нәтижелерін талдау
Әртүрлі сынақ схемалары бойынша термиялық өңдеуден кейін GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 және GB/T231.1-2009 стандарттарына сәйкес механикалық қасиеттерді салыстыру сынақтары жүргізілді. Эксперимент нәтижелері 4-кестеде және 5-кестеде көрсетілген.
4-кесте Әртүрлі термиялық өңдеу процестерінің схемаларының механикалық қасиеттерін талдау
| Сынақ жоспары | Rp0.2/Мпа | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃） | Қаттылық мәні HBW |
| стандартты | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160, 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143, 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144, 156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172, 165, 176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147, 152, 156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147, 141, 139 | 263 |
Кесте 5 Иілу сынағы
| Сынақ жоспары | Иілу сынағы（d=25，a=90°） | бағалау |
| B1 | Жарық 5,2×1,2 мм | Сәтсіздік |
| B2 | Жарықтар жоқ | білікті |
Механикалық қасиеттерді салыстыру мен талдаудан: (1) Нормалдаушы + шынықтыру термиялық өңдеуі, материал жақсырақ механикалық қасиеттерді ала алады, бұл материалдың жақсы қатайтатындығын көрсетеді. (2) Термиялық өңдеуді қалыпқа келтіргеннен кейін қос шынықтырудың аққыштық күші мен икемділігі (ұзартуы) бір рет шынықтырумен салыстырғанда жақсарады. (3) Иілу өнімділігін тексеруден және талдаудан B1 қалыпқа келтіру + бір шынықтыру сынау процесінің иілу өнімділігі білікті емес, ал екі рет шынықтырудан кейінгі B2 сынақ процесінің иілу сынағы өнімділігі білікті болып табылады. (4) 6 түрлі шынықтыру температурасының сынақ нәтижелерін салыстыру нәтижесінде 1 010 ℃ қалыпқа келтіру + 605 ℃ бір рет шынықтыру + 580 ℃ қайталама шынықтыру B2 технологиялық схемасы 687 МПа аққыштық шегі, ұзаруы бар ең жақсы механикалық қасиеттерге ие. 23%, соққы беріктігі 0℃ кезінде 160Дж жоғары, орташа қаттылық 268HB және білікті иілу өнімділігі, барлығы материалдың өнімділік талаптарына жауап береді.
2.2.3 Металлографиялық құрылымды талдау
B1 және B2 материалының металлографиялық құрылымы GB/T13298-1991 стандартына сәйкес сынау процестері талданды. 1-суретте нормалаудың + 605℃ бірінші шынықтырудың металлографиялық құрылымы, ал 2-суретте қалыпқа келтіру + бірінші шынықтыру + екінші шынықтырудың металлографиялық құрылымы көрсетілген. Металлографиялық тексеру мен талдаудан ZG06C r13N i4M o термиялық өңдеуден кейінгі негізгі құрылымы төмен көміртекті рейкалы мартенсит + кері аустенит болып табылады. Металлографиялық құрылымды талдаудан бірінші шынықтырудан кейінгі материалдың рейкалы мартенсит байламдары қалыңырақ және ұзағырақ болады. Екінші шынықтырудан кейін матрицалық құрылым аздап өзгереді, мартенсит құрылымы да аздап тазартылады және құрылым біркелкі болады; өнімділік бойынша аққыштық пен пластикалық белгілі бір дәрежеде жақсарады.
1-сурет ZG06Cr13Ni4Mo қалыпқа келтіру + бір шынықтыру микроқұрылымы
2-сурет ZG06Cr13Ni4Mo нормалау + екі рет шынықтыру металлографиялық құрылым
2.2.4 Сынақ нәтижелерін талдау
1) Сынақ ZG06C r13N i4M o материалының беріктігі жақсы екенін растады. Қалыптастыру + шынықтыру термиялық өңдеу арқылы материал жақсы механикалық қасиеттерге ие болады; нормалдандыратын термиялық өңдеуден кейінгі екі шынықтырудың аққыштық күші мен пластикалық қасиеттері (ұзару) бір шынықтыруға қарағанда әлдеқайда жоғары.
2) Сынақ талдауы ZG06C r13N i4M o құрылымы қалыпқа келтірілгеннен кейін мартенсит, ал шынықтырудан кейінгі құрылымы төмен көміртекті рельефті шыңдалған мартенсит + кері аустенит екенін дәлелдейді. Шынықтырылған құрылымдағы кері аустенит жоғары термиялық тұрақтылыққа ие және материалдың механикалық қасиеттеріне, әсер ету қасиеттеріне және құю және дәнекерлеу процесінің қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан материал жоғары беріктікке, жоғары пластикалық қаттылыққа, сәйкес қаттылыққа, жақсы жарыққа төзімділікке және термиялық өңдеуден кейін жақсы құю және дәнекерлеу қасиеттеріне ие.
3) ZG06C r13N i4M o екінші шынықтыру көрсеткіштерінің жақсару себептерін талдаңыз. Нормализациядан, қыздырудан және жылуды сақтаудан кейін ZG06C r13N i4M o аустениттеуден кейін ұсақ түйіршікті аустенит түзеді, содан кейін тез салқындағаннан кейін төмен көміртекті мартенситке айналады. Бірінші шынықтыру кезінде мартенситтегі аса қаныққан көміртек карбидтер түрінде тұнбаға түседі, осылайша материалдың беріктігін төмендетеді және материалдың пластикасы мен қаттылығын жақсартады. Бірінші шынықтыру температурасы жоғары болғандықтан, бірінші шынықтыру шыңдалған мартенситтен басқа өте жұқа кері аустенит береді. Бұл кері аустениттер шынықтыру салқындату кезінде ішінара мартенситке айналады, қайталама шынықтыру процесінде қайтадан түзілетін тұрақты кері аустениттің ядролануы мен өсуіне жағдай жасайды. Екінші реттік шынықтырудың мақсаты жеткілікті тұрақты кері аустенит алу болып табылады. Бұл кері аустениттер пластикалық деформация кезінде фазалық өзгерістерге ұшырауы мүмкін, осылайша материалдың беріктігі мен пластикасын жақсартады. Шектеулі жағдайларға байланысты кері аустенитті байқау және талдау мүмкін емес, сондықтан бұл тәжірибе салыстырмалы талдаудың негізгі зерттеу объектілері ретінде механикалық қасиеттері мен микроқұрылымын алуы керек.
3 Өндірістік қолдану
ZG06C r13N i4M o - тамаша өнімділігі бар жоғары берік тот баспайтын болаттан құйылған болат материал. Пышақтардың нақты өндірісі жүзеге асырылған кезде, өндіріс үшін тәжірибемен анықталған химиялық құрамы мен ішкі бақылау талаптары және қайталама нормалау + шынықтыру термиялық өңдеу процесі қолданылады. Термиялық өңдеу процесі 3-суретте көрсетілген. Қазіргі уақытта 10 ірі гидроэнергетикалық қалақтарды өндіру аяқталды және өнімділік барлығы пайдаланушының талаптарына сай болды. Олар пайдаланушының қайта тексеруінен өтіп, жақсы баға алды.
Күрделі иілген қалақтардың, үлкен контур өлшемдерінің, қалың білік бастарының және оңай деформация мен крекингтің сипаттамалары үшін термиялық өңдеу процесінде кейбір технологиялық шараларды қабылдау қажет:
1) Білік басы төмен, пышақ жоғары. Пешті жүктеу схемасы 4-суретте көрсетілгендей ең аз деформацияны жеңілдету үшін қабылданған;
2) Салқындатуды қамтамасыз ету үшін құймалар мен құймалар мен төсеніш темір түбі пластинасының арасында жеткілікті үлкен саңылау бар екеніне көз жеткізіңіз және қалың білік басы ультрадыбыстық анықтау талаптарына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз;
3) Крекингтің алдын алу үшін қыздыру процесінде құйманың ұйымдық кернеуін азайту үшін дайындаманың қыздыру сатысы бірнеше рет сегменттелген.
Жоғарыда көрсетілген термиялық өңдеу шараларын жүзеге асыру пышақтың термиялық өңдеу сапасын қамтамасыз етеді.
3-сурет ZG06Cr13Ni4Mo жүзді термиялық өңдеу процесі
4-сурет Пышақты термиялық өңдеу процесінің пешін жүктеу схемасы
4 Қорытынды
1) Материалдың химиялық құрамын ішкі бақылау негізінде, термиялық өңдеу процесін сынау арқылы ZG06C r13N i4M o беріктігі жоғары баспайтын болаттан жасалған материалды термиялық өңдеу процесі 1 термиялық өңдеу процесі екендігі анықталды. 010 ℃ қалыпқа келтіру + 605 ℃ бастапқы шынықтыру + 580 ℃ қайталама шынықтыру, бұл құйма материалының механикалық қасиеттерінің, төмен температуралық әсер ету қасиеттерінің және суық иілу қасиеттерінің стандарт талаптарына сәйкес келуін қамтамасыз етеді.
2) ZG06C r13N i4M o материалының беріктігі жақсы. Қалыпқа келтіру + екі рет шынықтыру термиялық өңдеуден кейінгі құрылым жоғары беріктігі, жоғары пластикалық қаттылығы, сәйкес қаттылығы, жақсы жарыққа төзімділігі және жақсы құю және дәнекерлеу өнімділігі бар төмен көміртекті рейкалы мартенсит + кері аустенит болып табылады.
3) Тәжірибемен анықталған нормалау + екі рет шынықтыру термиялық өңдеу схемасы үлкен қалақтарды термиялық өңдеу процесінде өндіруге қолданылады және материалдың қасиеттері пайдаланушының стандарт талаптарына сәйкес келеді.
Жіберу уақыты: 28 маусым 2024 ж
