<<
>>

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,50,14) обеспечивает их коагуляцию и более равномерное распределение по объему металла.

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 %.

Наблюдается ярко выраженная строчечность расположения перлита и высокая разнозернистость феррита. Наблюдается явно выраженная полосчатость структуры (рисунок 2.1.а) материала, являющаяся следствием сегрегации легирующих элементов в процессе кристаллизации. В процессе прокатки возникают слои разного химического состава, из которых формируются чередующиеся полосы феррита и перлита, причем в полосах без перлита зерна феррита более крупные, чем в полосах с перлитом. Это указывает на то, что перлит сдерживает рост ферритных зерен [33, 52, 58].

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

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

Таблица 2.2 - Механические свойства сталей Х80, 10Г2ФБЮ и 17ГС

Марка стали

Механические характеристики металла

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

<< | >>
Источник: 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

Еще по теме 2.1 Характеристика исследуемых сталей:

  1. НОВЫЕ КЛАССЫ ИССЛЕДУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
  2. Глава 2 Анализ склонности к деформационному старению трубных сталей различной категории прочности
  3. 2.4 Влияние деформационного старения на изменение тонкой структуры сталей.
  4. 1.1 Модели старения трубных сталей
  5. Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость трубных сталей
  6. Глава 3 Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость трубных сталей различной категории прочности и их сварных соединений
  7. 1.3 Влияние старения на эксплуатационные свойства трубных сталей (прочностные свойства, трещиностойкость, сопротивление хрупкому разрушению, коррозионная стойкость, водородное охрупчивание)
  8. 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
  9. 3. Характеристика ЧС природного происхождения 3.1. Общая характеристика ЧС природного происхождения
  10. 2.1. Методики определения характеристик катализатора
  11. 4.2.7 Конструктивные характеристики
  12. Глава 2 ИНДИВИДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
  13. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОГО ПРОДУКТА
  14. Характеристика Реальности
  15. - 56. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЩУЩЕНИЙ
  16. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭПИСТЕМОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
  17. Политика «Комуча». (Опыт характеристики)
  18. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ
  19. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ