ВЛИЯНИЕ БОРА НА МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТРУБ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ АУСТЕНИТНОЙ ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ СТАЛИ (статья)
Установлены закономерности влияния бора (0,003; 0,03; 0,06; 0,2 и 0,4%) на структуру, склонность к науглероживанию и стойкость против МКК низкоуглеродистой аустенитной хромоникелевой стали в зависимостиот температуры термической обработки; разработаны и внедрены усовершенствованные режимытермической и вакуумтермической обработки труб из стали 02Х17Н15Р (0,2% В), повышающие их стойкостьпротив МКК и надежность в эксплуатации.
ВВЕДЕНИЕ
Коррозионностойкие стали, легированные бором,широко используют в атомной энергетике
благодаря их специальным ядерным свойствам [1, 2]. Целью работы явилось определение на основекомплексных исследований причин появлениясклонности к межкристаллитной коррозии (МКК)труб из аустенитной хромоникелевой борсодержащейстали ответственного назначения, разработкамероприятий по ее устранению и получение труб стребуемыми согласно ТУ структурой, механическимии коррозионными свойствами.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследовали влияние различных добавок бора(0,003; 0,03; 0,06 и 0,4 %) на микроструктуру и стойкостьпротив МКК стали 02Х17Н15 опытных плавоки труб из борсодержащей стали 02Х17Н15Р (0,2%В)промышленного производства после термическойобработки – закалки в воду – от температур 850…1200°С через каждые 50°С, а также после закалки ипоследующего провоцирующего отпуска при 650 °Сс выдержкой 2 ч.Изучали также склонность к науглероживанию холоднодеформированных труб из стали 02Х17Н15Р путем цементации в твердом карбюризаторе
при температурах 850…1100°С с выдержкой
30 мин, влияние кратности деформации и режимов
термической обработки на структуру, стойкость
против МКК и механические свойства труб, а также
разрабатывали оптимальные режимы вакуумтермической
обработки (ВТО), обеспечивающие снижение
содержания углерода в стали и повышение стойкости
труб против МКК.
Опытные стали выплавляли в лабораторной индукционной
печи. Слитки массой 8 кг ковали на сутунки
толщиной 20 мм, а затем прокатывали на
двухвалковом стане ПС 500 путем 5-кратной деформации
со степенью ~17 % без промежуточных термообработок
до толщины 3 мм (деформация
~ 85%).
Микроструктуру стали исследовали под оптическим
и электронным микроскопом ЭМ-125 методом
углеродных реплик с извлечением. Испытания на
стойкость против МКК проводили по методу АМ,
ГОСТ 6032 и путем снятия анодных потенциодинамических
кривых (4 В/ч) в электролите на основе
хлорной кислоты и хлористого натрия [3]. После цементации
исследовали микроструктуру, определяли
глубину науглероженного слоя и интенсивность
науглероживания в зависимости от температуры –
металлографическим методом – с помощью послойного
химического анализа и методом авторадиографии.
Исследовали влияние температуры, остаточного
давления в печи, времени выдержки, кислородного
потенциала на снижение содержания углерода в стали
при ВТО, структуру металла, стойкость против
МКК и механические свойства труб.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что бор тормозит рост аустенитного
зерна при всех исследованных режимах термической
обработки тем сильнее, чем выше его содержание
в стали (рис. 1), что обусловлено сегрегацией
бора на границах зерен, а также дополнительным
тормозящим влиянием на перемещение границ зерен
первичных боридов [4-10].
Закалка деформированных образцов-пластин
стали без бора и с его добавками в исследованном
диапазоне температур способствовала полной рекристаллизации
структуры и выделению дисперсной
вторичной избыточной боридной фазы, по-видимому,
(FeCr)2 B, на границах зерен борсодержащей
стали [9-14]. После закалки от 1000°С боридная
фаза выделилась на границах зерен стали, содержащей
0,003% В, а в стали без бора и в сталях, содержащих
0,03; 0,06 и 0,4% В, она не наблюдается. По-
видимому, здесь сказывается более мелкое зерно, а
также сегрегация части бора, содержащегося в
твердом растворе, на первичных боридах [11, 12].