Жаропрочные свойства наплавленного металла

Жаропрочные свойства наплавленного металла и металла сварного соединения в параметрической зависимости. Предел длительной прочности наплавленного металла при 570 °С за 100 000 час равен 9,5 кГ/мм2.

Длительная прочность металла сварного соединения (8,5 кГ/мм2) ниже, чем длительная прочность основного металла отливки и наплавленного металла. Выявляется также пониженная пластичность металла сварного соединения при длительных испытаниях, что связано с наличием переотпущенной зоны в основном металле вблизи сварного соединения. В переотпущенной зоне (ослабленной), как показывают эксперименты, локализуется деформация при испытании металла на длительную прочность и зарождается очаг разрушения. 

Однако характеристики жаропрочности металла сварного соединения соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям, предназначенным для работы при 570 °С в течение 100 000 час.

Сталь 15ХМФКРЛ. Сталь 15ХМФКРЛ предназначена для изготовления ответственных литых турбинных деталей и арматуры на параметры пара 580—600°С и давление 240 ат, может быть рекомендована и для поковок.

Согласно опубликованным данным, жаропрочные свойства и коррозионная стойкость стали 15ХМФКРЛ удовлетворяют условиям работы до 620 °С. Сталь обладает весьма высокой стабильностью структуры, фазового состава и дисперсностью вторичных фаз при рабочих температурах до 600°С под напряжением и без него, не склонна к тепловой хрупкости и мало чувствительна к скоростям охлаждения.

Последнее свойство стали весьма ценно при производстве крупных отливок и поковок, так как практически исключается влияние масштабного фактора на свойства; в процессе нормализации не требуется принудительное охлаждение массивных деталей.

Средние показатели литой стали 15ХМФКРЛ после термической обработки следующие.

термическая обработка отливок

допускается в случае отклонения прочностных и пластических свойств стали

1. Механические свойства при 20 °С: ао2 = 44—58 кГ/мм2, оь > 65 кГ/мм2, б5 > 14%, ф > 45%, ак > 3 кГм/см2.

2. Жаропрочные свойства при 600 °С: предел длительной прочности за 100 000 час. не менее 10 кГ/мм2. Условный предел ползучести при скорости 1 X 10-5%/час не менее 6 кГ/мм2. Термическая обработка производится по режиму:

а) гомогенизация при 1050—1070 °С, выдержка 1 мин. на 1 мм толщины стенки, охлаждение на иоду печи;

б) нормализация с 1020—1040 °С, охлаждение на воздухе при съеме отливок с пода печи;

в) отпуск при 720—740°С, выдержка 5—6 час., охлаждение со скоростью не более 50°С/час до 350 °С, далее на воздухе.

Повторная термическая обработка отливок допускается в случае отклонения прочностных и пластических свойств стали от требуемых техническими условиями. Это может быть отпуск, когда литая сталь обладает пониженными пластическими свойствами при высокой прочности. Полный повторный цикл термической обработки отливок (без гомогенизации) проводится в случае неудовлетворительных свойств литой стали.

Незначительная чувствительность стали 15ХМФКРЛ к скоростям охлаждения при нормализации существенно уменьшает неоднородность свойств в массивных и тонких частях отливок. В отливках из стали 15ХМФКРЛ неоднородность создается только условиями кристаллизации стали в литейной форме и значительно меньше, чем в отливках из сталей 20ХМФЛ или 15Х1М1ФЛ.

Результаты кратковременных испытаний

свидетельствуют о незначительных изменениях механических свойств стали

Результаты кратковременных испытаний свидетельствуют о незначительных изменениях механических свойств стали 15ХМФК.РЛ при повышении температуры испытания. Стабильные механические свойства сохраняются для перлитной стали до 625—650 °С.

Длительная изотермическая выдержка стали при 600 °С незначительно изменяет прочностные и пластические свойства стали, что указывает на ее высокую структурную и фазовую стабильность. Механические свойства литой стали 15ХМФКРЛ после старения.

Ударная вязкость, относительное удлинение и поперечное сужение после тепловой обработки при 600°С несколько повышаются, а прочностные свойства стали уменьшаются. Например, предел прочности стали после старения при 600 °С в течение 5000 час. понижается с 78 до 69,5 кГ/мм2, а предел текучести с 65 до 57 кГ/мм2.

Жаропрочные свойства

Сталь 15ХМФКРЛ превосходит по своим жаропрочным свойствам имеющиеся стали перлитного, феррито-мартенситного и даже некоторые стали аустенитного класса. Жаропрочные свойства литых сталей перлитного и некоторых марок феррито- мартенситного класса.

Сварка литой стали 15ХМФКРЛ осуществляется электродами марки ЦЛ-26М, разработанными ЦНИИТМАШ.