Водород и флокены в крупных поковках

Склюев П.В.
Машгиз, 1963 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Водород и флокены в крупных поковках Автор: Склюев П.В.
ОСНОВНЫЕ   ПРИНЦИПЫ  РАЗРАБОТКИ  РЕЖИМОВ ОХЛАЖДЕНИЯ  КРУПНЫХ  ПОКОВОК
 
Как показывает практика охлаждения крупных поковок и литературные данные, конструкционные стали, применяемые в тяжелом машиностроении, в отношении флокеночувствительности можно разделить на четыре группы.
 
1. Стали с низкой флокеночувствительностью — углеродис­тые, содержащие до 0,5—0,6% углерода, и низколегированные 35Н, 40Н, 50Н. Мелкие поковки из этих марок стали могут ох­лаждаться на воздухе или в яме. Крупные поковки обычно под­вергаются нормализации с изотермической выдержкой в тече­ние 1,5—2,0 час. на 100 ммсечения и выдержкой для выравни­вания температуры крупной садки в течение примерно 20 час. Фактор времени равен 0,02—0,03. Для особо ответственных по­ковок изотермическая выдержка при 640—660° увеличивается так, чтобы фактор времени стал 0,03—0,04. Это же относится к поковкам, отковываемым из весьма крупных слитков.
 
2. Стали со средней флокеночувствительностью — среднелегированные 40Х, 38ХГН, 34ХМ, 34ХМ1А, 40ХН, 60ХН и т. п. По­ковки из этих сталей даже больших сечений (до 1000—1300 мм) в том случае, когда они после предварительной механической  обработки подвергаются окончательной термической обработке (закалке с отпуском или нормализации с отпуском), после ков­ки подвергаются изотермической выдержке без перекристалли­зации. Поковки же особо ответственные из крупных слитков (роторы, турбинные валы и т. п.) после ковки подвергаются нормализации с изотермической выдержкой. Переохлаждение перед изотермической выдержкой необходимо только для обес­печения быстрого переохлаждения и превращения аустенита по всему сечению поковки.
Если же охлаждение после ковки является окончательной термической обработкой, то поковки подвергаются нормализа­ции с изотермической выдержкой при 600—660°. Длительность изотермической выдержки равняется 5—8 час. на 100 ммсече­ния, а фактор времени 0,04—0,06. Для весьма ответственных по­ковок, а также для поковок, отковываемых из весьма крупных слитков, фактор времени соответствует верхнему пределу и мо­жет даже превышать его.
 
3. Стали с повышенной флокеночувствительностью — высоко­легированные 5ХНВ, 5ХНМ и др. Эти стали обладают повы­шенной и высокой устойчивостью аустенита в перлитной обла­сти. Поковки из них после ковки, как правило, подвергаются пе­реохлаждению до температур, обеспечивающих бейнитное пре­вращение по всему сечению (до 250—320°). Более низкая темпе­ратура переохлаждения, учитывая различия в сечениях, колеба­ния температуры по объему печи и т. д., нежелательна из-за опасности появления флокенов при высоком содержании водо­рода. Переохлаждение производится в печи с выключенным га­зом на выкаченной подине или на воздухе со снятием с подины.
После переохлаждения поковки закатываются в печь, в ко­торой выдерживаются в течение 1,2—1,5 час. на 100 ммсечения при 250—320°. Практика Уралмашзавода по охлаждению поко­вок показывает, что такая выдержка и температура достаточны для превращения аустенита по всему сечению. Длительность изо­термической выдержки при температурах 640—660° обычно при­нимается из расчета 100 ммпри факторе времени 0,06—0,08.
Изотермическая выдержка для поковок квадратного и прямо­угольного сечения увеличивается по сравнению с поковками круглого сечения в 1,4—1,5 раз.
 
4. Стали с высокой флокеночувствительностью 34ХНЗМ, 34ХН1М, 20ХЗН4А, 18ХНВА и т. д. Эти стали обладают весьма высокой устойчивостью аустенита в перлитной области. Поковки из них сечением до 800 ммобычно подвергаются простому изо­термическому охлаждению  с переохлаждением до 250—320°, с выдержкой при этих температурах по 1,2—1,5 час. на 100 мм, нагревом до 640—660° и выдержкой при 640—660° в течение 12— 15 час. на 100 мм.
Весьма крупные поковки особо ответственного назначения (диски с высотой ступицы выше 350 мм, ответственные поковки с диаметром свыше 100Qмм) после ковки подвергаются проме­жуточной изотермической выдержке (промежуточному отжигу), состоящей из переохлаждения до 250—320° и изотермической выдержки при 640—660° в течение 10 час. на 100 ммдиаметра или 14 час. на 100 ммвысоты ступицы диска, с последующим нагревом под окончательную ковку. Снижение флокеночувствительности в этом случае достигается не только в результате дополнительной изотермической выдержки, но и в результате дополнительной ковки. Окончательным охлаждением поковок является или нормализация с изотермической выдержкой (ро­торы и другие уникальные поковки), или изотермическое охлаж­дение (диски) с выдержкой до 16—20 час на 100 ммдиаметра или высоты ступицы. Фактор времени для этих поковок колеб­лется обычно в пределах 0,09—0,12.
Практика охлаждения крупных поковок показывает, что при данном уровне качества стали (содержании водорода, степени развития ликвационной неоднородности) основным фактором, влияющим на появление флокенов, является длительность изо­термической выдержки. Во всех случаях нашей практики, когда при освоении нового вида деталей обнаруживались флокены, увеличение длительности изотермической выдержки предотвра­щало их появление.

Раньше было указано, что растягивающие напряжения спо­собствуют появлению флокенов. Следовательно, охлаждение крупных поковок после изотермической выдержки должно быть достаточно медленным в интервале температур пластического и упруго-пластического состояния (выше 450—500°) для того, чтобы не вызывать значительных растягивающих напряжений в центральной зоне поковок. Охлаждение ниже 300—400° может быть проведено на воздухе.