Прочностные свойства при старении

Прочностные свойства при старении практически не изменяются и остаются достаточно высокими.

Испытания на длительную прочность радиальных и тангенциальных образцов от диска, вырезанного из бочки ротора, поназывают, что время до разрушения образцов при разных напряжениях удовлетворительно укладывается на прямой в двойных логарифмических координатах и на график параметрической зависимости, представляющей собой в более общем виде некоторый критерий, позволяющий учесть одно-временно температуру и время до разрушения.

Весьма важным обстоятельством является то, что при дли-тельном разрыве образцы сохраняют высокий уровень (запас) пластичности. Так, например, после разрушения за 28-00 час. при 575° С удлинение более 10% и сужение ~70%. Это надежная гарантия от опасности внезапного хрупкого разрушения.

При определении длительной прочности параметрическим методом, при котором данные экстраполяции на время 100000 час. часто получаются более низкими, предел длительной прочности при 575°С равен 13 и при 600°С 10 kFJmm2.

Скорость ползучести вычисляли на прямолинейном участке первичной кривой в интервале времени 2500—3000 час.

Скорости ползучести, полученные при одинаковых напряжениях на тангенциальных и радиальных образцах, имеют до-вольно близкие значения. Условный предел ползучести, вычисленный экстраполяцией в координатах lga—IgVn для скорости ползучести 1 - 10_5%/час, составляет 8 кГ/мм2 при 575°С, что соответствует требуемому пределу ползучести. Таким образом, 140 металл 13-г экспериментального ротора из стали ЭИ756 обладает высокими жаропрочными свойствами и незначительной их анизотропией по сечению.

Микроструктура металла ротора из стали ЭИ756 у перифе-рии и на расстоянии '/3 радиуса от поверхности в закаленном и отпущенном состояниях примерно одинаковая и состоит из сорбита и феррита. Легированный феррит располагается в виде отдельных участков, причем его количество и размеры отдельных зерен в центре поковки больше, чем на ее поверхности. Это связано с зональной ликвацией примесей и возможно в еще большей мере с более продолжительным остыванием центральных областей слитка и поковки. Количество свободного феррита на поверхности поковки составляет ~15—20% и в центральной — до 30%.

исследование микроструктуры образцов

испытанных на механические свойства

При исследовании микроструктуры образцов, испытанных на механические свойства, обнаружено, что во многих случаях цепочки ферритиых участков располагались перпендикулярно оси образца, т. е. самым невыгодным образом. Получение и в этих условиях высоких значений жаропрочных свойств убедительно подтверждает высказанную авторами точку зрения о том, что решающим обстоятельством, влияющим в конечном счете на свойства, является не столько количество избыточного феррита, сколько степень его легированности.

Весьма важной характеристикой для роторных материалов является величина предела усталости. Испытания продольных образцов из концевых шеек на усталость при 20 °С показали для стали ЭИ802 весьма высокую величину предела усталости: 45 кГ/мм2 на базе 107 циклов. Однако, как показали исследования, проведенные в Чехословакии Коутским, разупрочнение ее в интервале длительных тепловых выдержек при 600—650 °С наступает значительно быстрее, чем сталей типа ЭИ756 и ЭИ757, легированных существенно большим количеством вольфрама, в связи с чем условный предел длительной прочности стали ЭИ802, определенный им при 600 °С за 100 000 час., равен 7 кГ/мм2. Это находится в полном соответствии с нашими данными, согласно которым сильное легирование основы стали — феррита. — в первую очередь вольфрамом позволяет получить высокую жаропрочность в интервале температур 600—650 °С, ранее недостижимых. Несколько более высокое содержание свободного феррита не является существенным дефектом по сравнению со значительным преимуществом в получении жаропрочных материалов, не уступающих аустенитным хромоникелевым сталям в интервале 580—620 °С.

моделирование крупных роторов

мощных современных турбин наиболее интересно было получить

Как показали исследования 13-г макета ротора из стали ЭИ756, структурно свободный феррит не снижает пластических и прочностных свойств даже после горячей механической обработки (ковка), если в результате этого получается оптимальная 142 структура. Сам по себе сильно легированный феррит становится весьма прочным при высоких температурах.

С точки зрения моделирования крупных роторов мощных современных турбин наиболее интересно было получить и исследовать крупные поковки роторов из сталей ЭИ756 и ЭИ802, изготовленные из слитков весом свыше 40 т, так как 13-г слиток не дает возможности учесть влияние масштабного фактора.

За рубежом применяют роторные поковки из легированных 12%-ных хромистых сталей для дисков газовых и паровых стационарных турбин весом до 8 т. Так, например, из стали 422 (0,23% С, 13% Сг, 1,0% Мо, 1,0% W, 0,25°/о V) был изготовлен цельнокованый ротор для одной из паровых турбин электростанции Эддистон с температурой пара на входе ~648 °С. Однако сведения о них недостаточны.

Большая часть исследований по крупным поковкам из стали ЭИ756 и ЭИ802 институтами была проведена совместно с заводскими лабораториями заводов Краматорского и Харьковского газотурбинного им. Кирова. Наиболее полные исследования были проведены на стали ЭИ756, из которой был изготовлен первый ротор из 41-г слитка.