Термическая обработка литой стали

Термическая обработка является пока единственным технологическим методом повышения жаропрочных свойств перлитной литой стали и придания ей структурной стабильности. В процессе длительной высокотемпературной выдержки под нагрузкой и в меньшей степени без нагрузки сталь претерпевает существенные структурные изменения: наблюдается выделение новых фаз из твердого раствора, перераспределение элементов между фазами, коагуляция и сфероидизация карбидов и в некоторых случаях графитизация. Иногда в литой стали наблюдается концентрация карбидной фазы не на границах зерен, а на границах ликвационных слоев.

Режимом термической обработки можно влиять на кинетику основных структурных изменений стали, происходящих при длительной высокотемпературной эксплуатации.

По данным некоторых исследований, «мягкая» термическая обработка хромомолибденованадиевой стали, когда скорость охлаждения стали в области перлитного превращения менее 100°С/час и преобладающей структурой является .феррит, не обеспечивает требуемых жаропрочных свойств. При охлаждении в перлитной области со скоростью 125—200°С/час (соответствует нормализации), когда преобладающей структурой является перлит, обеспечивается получение необходимых характеристик жаропрочности.

При скоростях охлаждения, превышающих 200—250 °С/час, вследствие 'подавления перлитной реакции превращение протекает в основном в промежуточной области с образованием промежуточной структуры.

Хромомолибденованадиевые стали с промежуточной структурой показывают более высокие жаропрочные свойства по сравнению с другими структурами, однако эти преимущества не сохраняются при высокотемпературных испытаниях большой длительности. Кроме того, в условиях длительных высокотемпературных испытаний стали с промежуточной структурой имеют хрупкое разрушение, что свидетельствует о пониженной пластичности (так называемая длительная пластичность).

Таким образом, для литых хромомолибденованадиевых сталей перлитного класса скорость охлаждения, обеспечивающая требуемые жаропрочные свойства и пластичность, должна на-ходиться в пределах 125—200 °С/час.

Ввиду структурной неоднородности литой стали весьма благоприятное влияние на ее механические свойства оказывает гомогенизирующая термическая обработка; в то же время гомогенизация не сказывается существенно на повышении жаропрочных свойств стали. После гомогенизирующей термической обработки хромомолибденованадиевая перлитная сталь обладает более однородными прочностными и пластическими свойствами по сравнению со свойствами такой же стали в нормализованном состоянии.

На основании многочисленных исследований и заводского опыта по производству литых турбинных и арматурных деталей Для перлитных сталей, оптимальным режимом термической обработки является гомогенизация, нормализация и отпуск.

Режимы термической обработки разрабатываются для каждой марки.стали с учетом ее чувствительности к скоростям охлаждения в процессе нормализации, склонности к хладноломкости, тепловой хрупкости, стабильности фазового состава в процессе длительных высокотемпературных испытаний и других особенностей.