2.1 Характеристика исследуемых сталей
Исследования выполнены на фрагментах труб из сталей контролируемой прокатки, химический состав и механические свойства которых приведены в таблицах 2.1 и 2.2.
Как видно из представленных данных все стали относятся к низколегированным Si - Mn сталям.
Вместе с тем стали Х80 (категории прочности К65) и 10Г2ФБЮ (категории прочности К60) отличаются значительно меньшим содержанием углерода по сравнению со сталью 17ГС (категории прочности К55) и наличием сильных карбидообразующих элементов, таких как V и Nb. Указанный химический состав, а также ускоренное охлаждение в процессе контролируемой прокатки [10] обеспечивают формирование в стали Х80 (категории прочности К65) преимущественно бейнитной структуры высокой дисперсности и однородности (рисунок 2.3). Комплексное микролегирование стали ниобием, ванадием и титаном способствует формированию мелкодисперстной структуры, упрочненной частицами карбидов и карбонитридов. В отличие от большинства трубных сталей с пределом прочности до 550 МПа, формирование карбидной фазы у сталей категории прочности К60 и К65 осуществляется на основе ниобия, содержание которого повышается от тысячных до сотых долей процентов. Увеличение в сталях таких элементов,как марганец, никель, хром, а в некоторых составах медь и молибден, способствует торможению распада аустенита в перлитной области. Указанные элементы снижают скорость диффузии углерода из твердого раствора в зону образования цементита, обеспечивая его сохранение в матрице сплава до более низких температур.
Как видно, сталь категории прочности К65 относятся к низколегированным сталям системы легирования Si - Мп. Отличительной особенностью ее химического состава от традиционных кремне-марганцевых трубных сталей является пониженное содержание углерода и дополнительное микролегирование сильными карбидообразующими элементами. В частности, содержание углерода в сталях категории прочности К65 находится на уровне 0,04-0,06 %.
При этом за счет дополнительного микролегирования Nb, V, Ti обеспечиваются достаточно высокие прочностные характеристики.Отличительной особенностью химического состава стали 10Г2ФБЮ от традиционных кремне-марганцевых трубных сталей является дополнительное микролегирование сильными карбидообразующими элементами. Основу микролегирования рассматриваемой стали составляет ванадий. Его содержание колеблется в пределах 0,05-0,12%. А также ниобием Nb около 0,05 %. Суммарное содержание карбидообразующих элементов (Nb+V+Ti) в исследованной плавке составляет 0,167 %. Модифицирование остающихся в структуре стали сульфидов за счет обработки кальцием (при соотношении l,5 Все указанные карбидообразующие элементы образуют близкие по стехиометрическому составу карбиды типа Ме2С и МеС, сохраняющиеся в составе стали при последующем нагреве до температур в районе 1100- 1200 °С. При наличии температурно-временных условий для протекания процесса карбидообразования указанные элементы могут вывести из твердого раствора и связать в стойкие карбиды около 0,01-0,02 % углерода. На рисунках 2.1-2.3 представлены фотографии микроструктуры исследуемых сталей. а) х200 б)х500 Рисунок 2.1 - Микроструктура стали 17ГС а) х200 б) х500 Рисунок 2.2 - Микроструктура стали 10Г2ФБЮ а) х200 б) х500 Рисунок 2.3 - Микроструктура стали Х80 Как видно из рисунка 2.1, сталь 17ГС имеет ферритно-перлитную микроструктуру, где перлит имеет строчечное распределение. Содержание ферритной фазы около 60-65 %. В исходном состоянии структура стали 10Г2ФБЮ состоит преимущественно из мелкодисперсного феррита и незначительной, около 20 %, доли бейнита. Обращает внимание разнозернистость феррита (диаметр зерна колеблется от 5-7 микрон до 30 микрон), что характерно для сталей контролируемой прокатки. Структура имеет незначительную строчечность. Для того чтобы обеспечить категорию прочности К65, требуется переход от ферритно-перлитной микроструктуры, характерной для стали категории прочности К60, к ферритно-бейнитной (К65) (рисунки 2.2 и 2.3). Принятый комплекс механических характеристик высокопрочных сталей определяет требования к их структурно-фазовому составу. В частности, по данным ряда исследований, сталь с а0)2 ^ 550 МПа должна иметь структуру, состоящую из смеси не менее 50% бейнита и мелкозернистого феррита с размером зерна 4-5 мкм с дисперсионным упрочнением частицами карбонитридных фаз [11, 52, 58]. Для обеспечения предела текучести на уровне 690 МПа в структуре стали должно содержаться не менее 80 % бейнита. Более высокие значения ст0,2, порядка 740 МПа обеспечиваются при практически полностью бейнитной структуре или смеси бейнита с небольшим (до 20 %) количеством мартенсита [15]. Таблица 2.1 - Содержание химических элементов в сталях Х80, 10Г2ФБЮ и 17ГС Таблица 2.2 - Механические свойства сталей Х80, 10Г2ФБЮ и 17ГС Марка стали Механические характеристики металла
Класс прочности С Мп Si S Р Мо Nb V Ti В N Ni Сг Си 17ГС 0,18 1,20 0,41 0,016 0,013 - - - - - - 0,080 0,025 0,013 17ГС (ГОСТ19282-73) 0,14-0,2 1,0-1,4 0,4-0,6 30,040 <0,035 <0,30 ?0,30 ?0,30 10Г2ФБЮ 0,11 1,73 0,26 0,005 0,013 0,046 0,10 0,021 - 0,002 0,024 0,03 0,026 10Г2ФБЮ (ТУ 14-3-1976-99) 0,09- 0,14 1,3-1,55 0,15-0,3 <0,01 <0,02 0,03- 0,05 0,04- 0,10 ?0,01 ±0,01 ?0,30 ?0,30 <0,30 Х80 0,057 1,74 0,16 0,004 0,008 0,27 0,032 0,005 0,011 - 0,008 0,14 0,034 0,14 Х80 (API-5L) <0,07 <1,86 <0,27 <0,015 ?0,001 0,15 0,04 0,023
Предел текучести сг0 2, МПа Предел прочности <тв, МПа Относительное удлинение S„% Максимальная твёрдость HV 17ГС 380-400 520 27,0 240 17ГС(ГОСТ19282-73) 345-400 490-510 23-19 220-245 10Г2ФБЮ 420-430 550-560 32 227-248 10Г2ФБЮ (ТУ 14-3-1976-99) Ы41 5540 =?0 225-250 Х80 601 663 21,8 280-315 Х80 (API-5L) 552-690 621-827 >18 300
Еще по теме 2.1 Характеристика исследуемых сталей:
- НОВЫЕ КЛАССЫ ИССЛЕДУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
- Глава 2 Анализ склонности к деформационному старению трубных сталей различной категории прочности
- 2.4 Влияние деформационного старения на изменение тонкой структуры сталей.
- 1.1 Модели старения трубных сталей
- Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость трубных сталей
- Глава 3 Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость трубных сталей различной категории прочности и их сварных соединений
- 1.3 Влияние старения на эксплуатационные свойства трубных сталей (прочностные свойства, трещиностойкость, сопротивление хрупкому разрушению, коррозионная стойкость, водородное охрупчивание)
- ИЛЮХИН ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ И СКЛОННОСТЬ К ВОДОРОДНОМУ ОХРУПЧИВАНИЮ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНОЙ КАТЕГОРИИ ПРОЧНОСТИ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва-2009, 2009
- 3. Характеристика ЧС природного происхождения 3.1. Общая характеристика ЧС природного происхождения
- 2.1. Методики определения характеристик катализатора
- 4.2.7 Конструктивные характеристики
- Глава 2 ИНДИВИДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОГО ПРОДУКТА
- Характеристика Реальности
- - 56. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЩУЩЕНИЙ
- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭПИСТЕМОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
- Политика «Комуча». (Опыт характеристики)
- ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ
- ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ