Способ определения флокеночувствительности конструкционных сталей

 

Изобретение относится к контролю термической обработки сталей и может быть использовано в черной металлургии при вьтлавке флокеночувствительных конструкционных сталей . Цель изобретения - повышение производительности процесса. Способ заключается в том, что проводят насыщение молекулярным водородом образца из газовой фазы и закалку в жидкой среде, причем используют образец длиной более 5 его диаметров , проводят его полную дегазацию непосредственно после закалки в режиме непрерывного подъема температуры , определяют по газоаналитическим данным величины,абсолютные или им пропорциональные,количеств водорода, находящихся в сталях в различных формах его существования,а флокеночувствительность в условных единицах рассчитывают из соотношения Ф (Si + S,)S,/ (S, -t- S,, 1- 83)53 100, где S,, Sj и S, - величины, пропорциональные количествам водорода в формах Н ,Hj и Hj соответственно . 2 табл., 1 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А ( (19) (11) (su 4 С 01 Н 33/20, 23/223

ВС -(>)3 )3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЕНЪ Л,»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4120057/31-02 (22) 23.06.86 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (72) И.А.Новохатский, Б.И.Бережко, О.Н.Романов, В.Я ° Кожухарь, С.Л.Савич, Б.Ф.Белов, Л.Я.Глускин, В.Л.Мизецкий и А.В.Румянцев (53) 621.785 ° 79(088.8) (56) Морозов А.H.Âîäîðîä и азот в стали. — M.: Металлургия, 1968, с. 282.

Левченко В.П., Гальцов В.А.Физические свойства металлов. Свердловск. Труды УПИ, 1968, 11- 167, с. 31-34. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛОКЕНОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к контролю термической обработки сталей и может быть использовано в черной металлургии при выплавке флокеночувствительных конструкционных сталей. Цель изобретения — повышение производительности процесса. Способ заключается в том, что проводят насыщение молекулярным водородом образца из газовой фазы и закалку в жидкой среде, причем используют образец длиной более 5 его диаметров, проводят его полную дегазацию непосредственно после закалки в режиме непрерывного подъема температуры,определяют по газоаналитическим данным величины, абсолютные или им пропорциональные, количеств водорода, находящихся в сталях в различных формах его существования,а флокеночувствительность в условных единицах рассчитывают из соотношения Ф„

= ((S + Sg)S,/ (S(+, + S))S) -1j»

«100, где S<,,S u S — величины, пропорциональные количествам водоро+ + да в формах Н,Н и Н соответственно. 2 табл., 1 ил.

1372230

Изобретение относится к контролю термической обработки сталей и может быть использовано в черной металлургии при выплавке флокеночувствительных конструкционных сталей.

Цель изобретения — повышение производительности процесса.

Способ заключается в экспериментальном газоаналитическом определении относительных содержаний водорода, находящихся в испытуемом металле в различнь<х <Ьормах существования. Используются пробы металла значительно меньшего диаметра (510 мм) с соблюдением соотношения

1 - 5 d, где d — диаметр; 1 длина образца, предварительно насыщаемые также в стандартных условиях и затем закаливаемые в воде.

Непосредственно после закалки образец помещается в реакционную трубку газоанализатора, с помощью которого в режиме непрерывного подъема температуры (от комнатной до о о

1200 С) со скоростью 20 С/мин автоматически (и также непрерывно) фикспруется текущая скорость выделения (в несущий газ) из анализируемого металла молекулярного водорода

На чертеже дана диаграмма самописца термокинетической кривой дегазацпи образца.

На графике имееются три области температур, отвечающих выделению трех основных форм существования водорода в металлах группы железа и в сплавах на их основе (в том числе и в сталях).

Соответствующие этим областям площади под кривой кинетики дегазации испытуемого образца в режиме непрерывного подъема температуры (S,,S u S ) пропорциональны количествам водорода, находящимся в металле в следующих формах существования:в виде частично протонизированных одноатомб ных частиц Н, в виде молекулярных б ионов Н Н .

Склонность к образованию флокейов в сталях в основном определяется относительной долей в металле диффузионного подвижного водорода б (т.е., формы Н ). Количественно указанное положение можно выразить специальным параметром (<1«):

S< (1)

<1«я, + я + я относительная доля свободного водорода в свеженасыщенных испытуемых образцах; где с< н

S<>5г — площади под максимумами и S> графической кривой, определяемые экспериментально с помощью графи10 метру:

< ь

+ 5 ° з

< где <1„ — относительная доля водорода в его молкулярных формах существования (Н и Н ).

С учетом физического смысла пара< метров 1„ и 1 „ флокеночувствительность стали (с учетом особен30 ностей распределения в ней водорода по различным формам его существования) оказывается пропорциональной такой количественной харак< теристике (Ф„), которую можно опре35 делить соотношением

Ф lu

«

« (3) 40 С учетом уравнений (1) и (2) равенство (3) принимает вид

+ 5з) (s<+s,+s) s, Флокеночувствительность оценивают в условных единицах по выражению

50 (S„S„) S, (S, +S,+S) S, «100 (б ) 55 где Ф„ флокеночувствительность стали.

Сведения о флокеночувствительности высоколегированных конструкционков.

Относительная концентрация микропор и поливакансий в испытуемом металле, в которых может быть рас15 средоточен выделяющийся из металла молезующийся водород, должна быть пропорциональна следующему пара1372230

10 !

40 (Б + Бз) (S +S +S) S

45 ных сталей необходимы для тех случаев разработки многостадийной комплексной технологии производства конкретных изделий из них,когда приходится выбирать не только марку стали, но и наиболее рациональный способ ее выплавки °

Пример. Исследуют флокеночувствительность конструкционных сталей марок 36Х2Н2МФА и 38ХНЗМФА, выплавленных по известной .технологии в открытых 10-тонных дуговых электропечах,а затем подвергнутых дополнительным переплавам по вариантам вакуумно-дугового переплава (ВДП), электронно-лучевого переплава (ЭЛП) только для марки

36Х2Н2МФА и электронно-шлакового переплава (ЭШП). Для определения флокеночувствительности выбранных сталей после различных переделов используют одновременно оба метода ее количественной оценки, т.е. с соответствующим экспериментальным определением величин Ф и Ф„, рассчитанных по формуле (4).

В табл. 1 и 2 приведены результаты экспериментального определения велиичин Ф и Ф„, количественно выражакщих флокеночувствительность исследованных сталей после различных вариантов их выплавки (ОДВ, ВДП, элп, эшп).

Из данных таблиц следует, что оба применных метода для количественной оценки флокеночувствительности дают принципиально одинаковые результаты, однотипно передающие зависимость величин Ф от способа выплавки стали.

Таким образом, применение предлагаемого способа количественной оценки флокеночувствительности конструкционных сталей по Фк позволяет по сравнению с известным способом и базовым объектом увеличить производительность приблизительно в 12 раз (полный цикл обработки одной пробы согласно предлагаемому способу 35 ч вместо 6 сут(по известному,снизить трудоемкость примерно в 3 раза, повысить надежность и воспроизводимость определений в среднем на 20301. Вследствие этого предлагаемый способ целесообразно широко применять в промышленности для корректировки и контроля технологческих условий выплавки флокеночувствительных конструкционных сталей, особенно легированных сталей ответственного назначения.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ определения флокеночувстнительности конструкционных сталей включающий насыщение молекулярным водородом образца цилиндрической формы заданных размеров иэ газовой фазы, закалку в жид.;ой среде, оценку флокеночувствительности по аналитическому выражению, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения производительности процесса, насыщают образцы, длина которых не менее

5 его диаметров, после закалки осуществляют дегазацию путем непрерыво ного нагрева в интервале 20-1200 С

) определяют в процессе нагрева с помощью гаэоанализатора скорость выделения молекулярного водорода, строят графическую кривую зависимости ско" рости выделения от температуры нагрева, а флокеночувствительность оценивают в условных единицах по выражению где S, S, $ — площади под максимумами графической кривой.

1372230

Флокеночувствительность стали

Вариант переплава

Марка стали

Фг мм cM Ф„, у

76,4

10,2

36Х2Н2МФА

ОДВ

84,7

26,7

ВДП

84,8

29,9

ЭЛП

40,1

99,7

75,8

17,1

38ХНЗМФА

ОДВ

28,5

85,3

ВДП

96,1

41,8

Способ

Характеристика стали

Известный

1100

1100

Водой

Водой

Время выдержки образцов

Нет

5 сут

2 ч

1 сут

Размер образца, мм

Температура предварительного насыщео ния водородом, С

Время насыщения, ч

Фиксация водорода в образце после насьпцения образцов водородом о

Отжиг при r. = 650 С

Металлографическая обработка образцов

9 2Q, 1= 60 (вырубка из слитка с дальнейшим точением на токарном станке) Т а б л и ц а 1

Таблица2

9 7, 1 70 (полым сверлом из слитка) 1372230

Продолжение табл 2

Способ

Характеристика стали

Известный Предлагаемый

Непосредственный газоаналитический анализ образцов на содержание водорода в режиме непрерывного подъема температуры от комнато ной до 1200 С со скоО ростью 20 С/мин

60 мин

Нет

Время расчета количественной оценки флокеночувствительности,мин

15

4Ю

Составитель А.Кулемин

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор H. Тупица

Заказ 476/36 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4