2 Критические температуры при нагреве по расчетным формулам и данным справочников.

Все расчеты выполнены по формулам согласно для определенного химического состава по термокинетической диаграмме переохлажденного аустенита стали 08Г2МФБ [2]:

А_с1, °С = 723- 7,08 Мn + 37,7 Si+ 18,1 Cr +44,2 Mo- 8,95 Ni + 50,1 V +

21,7 Al + 3,18 W + 297 S – 830 N – 11,5 C*Si – 14,0 Mn*Si – 3,1 Cr*Si – 57,9

C*Mo – 15,5 Mn*Mo – 5,28 Ni*C – 6,0 Mn*Ni + 6,77 Si*Ni – 0,8 Cr*Ni - 27,4

C*V + 30,8 Mo*V – 0,84 Cr² – 3,46 Mo² – 0,46 Ni² -28,0 V²

А_с1 = 723- 7,08*1,3 + 37,7*0,2+ 18,1*0,3 +44,2*0,15- 8,95*0,3 + 50,1*0,03

– 11,5*0,07*0,2 – 14,0*1,3*0,2– 3,1* 0,3*0,2 – 57,9*0,07*0,15 – 15,5*1,3*0,15 –

,28*0,3*0,07 – 6,0*1,3*0,3 + 6,77*0,2*0,3 – 0,8*0,3*0,3 - 27,4*0,07*0,03 +

30,8*0,15*0,03 – 0,84*(0,3)² – 3,46*(0,15)² – 0,46(0,3)² -28,0*(0,03)² =

730 … 735 °С

А_с3, °С = 911- 370 С – 27,4 Mn + 27,3 Si – 6,35 Cr – 32,7 Ni + 95,2 V +

70,2 Ti + 72,0 Al + 64,5 Nb + 5,57 W + 332 S + 276 P – 485 N - 900 B +

16.2 C*Mn + 32,3 C*Si + 15,4 C*Cr + 48,0 C*Ni + 4,8 Mn*Ni +4,32 Si*Cr

– 17,3 Si*Mo – 18,6 Si*Ni + 40,5 Mo*V + 174 C² + 2,46 Mn² – 6,86 Si² +

0,322 Cr² + 9,9 Mo² + 1,24 Ni² – 60,2 V²

A_c3 = 911- 370*0,07– 27,4*1,3 + 27,3*0,2 – 6,35*0,3 – 32,7*0,3 + 95,20,03

+ 64,5*0,02 + 332*0,02 + 276*0,02 + 16.2*0,07*1,3 + 32,3*0,07*0,2 +

15,4*0,07*0,3 + 48,0*0,07*0,3+ 4,8*1,3*0,3 + 4,32*0,2*0,3 – 17,3*0,2*0,15–

18,6*0,2*0,3+ 40,5*0,15*0,03 + 174*(0,07)² + 2,46*(1,3)² – 6,86(0,2)² +

0,322*(0,3)² + 9,9(0,15)² + 1,24*(0,3)² – 60,2*(0,03)² = 860 … 869°С

Таблица 2.1 Температура критических точек, °С

Ас1,	Ac3
730 … 735	860 … 869

Критические температуры по данным справочника (таблица 2.2) [3].

Таблица 2.2 Критические температуры при нагреве стали 08Г2МФБ, °С.

А1	А3
720	890

3 ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОХЛАЖДЕНИИ

Рисунок 3.1.Термокинетическая диаграмма превращения переохлажденного аустенита в стали 08Г2МФБ (0,07%C; 0,22%Si; 1.6% Mn; 0.23% Mo; 0,07% V) при непрерывном охлаждении от t_A= 1050 °С [3]

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРХНЕЙ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ЗАКАЛКИ

=

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

Расчет выполнен по формуле согласно [2]:

М_н = 520 °С – 320*%C – 50*%Mn -30*%Cr – 20*(%Ni +%Mo) -5*(%Cu + %Si)

M_н = 520 – 320*0,07 - 50*1,6 – 30*0,3 -20*(0,3 + 0,15) – 5*(0,03+ 0,2) =

373...414 °С.

Температура начала мартенситного превращения согласно справочнику равна 410 °С [3].

6 ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

В данном разделе будет целесообразно привести данные исследования ГНЦ РФ ЦНИИчермет. Разработка технологии выплавки высокопрочных хладостойких чистых сталей (08Г2МФБ, 09Г2ФБ) для газопроводных труб диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа, помогла определить основные критерии чистоты стали, и критерии оценки эксплуатационных свойств чистой стали у потребителя. Для рассматриваемой категории сталей, кроме суммарного содержания загрязняющих примесей и неметаллических включений и их критического размера, критериями оценки потребительских свойств служат характеристики зарождения и распространения трещин, анизотропия пластичности и вязкости, определяемые чистотой металла по содержанию серы и фосфора. Теоретические и поисковые экспериментальные исследования показали, что наиболее предпочтительным для получения таких сталей является кислородно-конвертерный процесс, который благодаря своим физико-химическим особенностям и газодинамике обеспечивает возможность использования требуемой доли первородной шихты, высокую степень дегазации металла в конвертере. Эти преимущества конвертерного процесса, а также применение внепечной обработки стали были положены в основу разработки новой технологической схемы производства высокопрочных чистых сталей для газонефтепроводных труб. Технология включает в себя получение стандартного полупродукта в конвертере, рафинирование синтетическим шлаком и легирование металла на выпуске, корректировку химического состава в ковше, стабилизацию состава и температуры металла на аргонных установках, микролегирование и модифицирование стали порошкообразными реагентами, вводимыми в металл в струе аргона. Также были разработаны основные принципы процессов глубокого рафинирования металла в конвертере. При анализе этих процессов было отмечено, что весьма эффективным средством получения малых концентраций углерода является комбинированная продувка. В процессе исследования стали различных марок были также отработаны режимы подачи нейтральных газов через днище конвертера.

Рисунок 6.1 Кислородный конвертер с верхней продувкой: 1 – стальной кожух; 2 – огнеупорная футеровка; 3 – кислородная фурма; 4 – завалка флюса; 5 – легирующие добавки; 6 – летка; 7 – ковш; 8 – заготовка; 9 – проволока; 10 – бесшовная труба; 11 – блюм; 12 – балка; 13 – толстолистовая сталь; 14 – листовая заготовка (сляб); 15 – листовой прокат [11].

Металл выпускали таким образом, чтобы в ковш попадало минимальное количество окисленного шлака. Раскисление и легирование металла проводили в ковше в процессе выпуска. Стабильность усвоения легирующих элементов при отработанном режиме раскисления в сочетании с корректировкой химического состава металла в суженных пределах и стабилизацией его на аргонных установках обеспечила высокую точность получения заданного марочного состава[10]. Сталь 08Г2МФБ имеет мелкозернистую структуру феррита с дисперсными карбонитридами ванадия и ниобия и небольшим количеством перлита(до 5…10 %). Оптимальная структура стали, и высокие механические свойства достигаются после контролируемой прокатки. Контролируемая прокатка - разновидность термомеханической обработки, она представляет собой обработку металла давлением, регламентируемую определенной температурой окончания прокатки (≈800…850°С) и заданной степенью обжатия (15…20 %) в последних пропусках.

Рисунок 6.2 Схема прокатки листа.

Рисунок 6.3 Лист стали после контролируемой прокатки.

Контролируемая прокатка позволяет получить оптимальное сочетание прочности и вязкости при использовании сталей с карбонитридным упрочнением. Карбонитридное упрочнение сталей представляет собой способ воздействия на структуру и свойство сталей посредством образования упрочняющих дисперсных карбидных фаз при легировании стали ванадием и ниобием в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0,030 %). Карбонитриды тормозят процессы возврата и рекристаллизации после прокатки, что обеспечивает получение мелкого зерна стали, хорошо развитой субзеренной структуры и дисперсионного упрочнения. Применение контролируемой прокатки исключает последующую термическую обработку. Низкоуглеродистая бейнитная сталь 08Г2МФБ благодаря легированию имеет такую устойчивость переохлажденного аустенита, которая обеспечивает после контролируемой прокатки превращения аустенита с образованием продуктов промежуточного превращения – игольчатого феррита. Дополнительно к механизмам упрочнения, действующим в сталях с карбонитридным упрочнением после контролируемой прокатки, в стали 08Г2МФБ имеется повышенная плотность дислокаций (деформационное упрочнение)[4].