Марки перлитные стали: Сталь перлитного класса
alexxlab | 09.05.2023 | 0 | Разное
Перлитный класс стали: описание и сварка
Перлитный класс стали – это металл, принадлежащий к низколегированному и среднелегированному типу. Чаще всего такое сырье используется в качестве конструкционной или инструментальной стали. Перлитная и ферро-перлитная структура данного материала после прохождения отжига или же после проката отлично поддается обработке любыми режущими инструментами.
Общее описание стали
Для того чтобы перлитный класс стали имел достаточно высокие механические параметры эксплуатации, необходимо провести закалку. Чаще всего для этого используется масло, а также нужно правильно провести процедуру отпуска. Благодаря такой обработке, удается повысить такой параметр, как прочность, к примеру, или износостойкость и твердость.
Стали перлитного класса выделяются минимальным содержанием легирующих элементов. Среднее содержание в мартенстиных сталях, а наибольшее количество в аустенитных.
Из-за малого количества добавок и модификаторов такие свойства, как жаростойкость, к примеру, также достаточно малы потому, что недостаточно хрома в составе.
Использовать такой материал с температурой более 550-580 градусов по Цельсию нельзя.
Марки и характеристики
Разнообразие марок стали перлитного класса не слишком большое, всего их около восьми. Среди них есть 12Х1МФ (12ХМФ), 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182) и другие. На сегодняшний день используется то название марок, которое идет первым. Маркировка, указанная в скобках – это старая, однако она все еще может кое-где встречаться. Стоит отметить, что сталь данного класса при содержании углерода до 0,35% от всей массы и с количеством легирующих элементов до 2-5% достаточно популярна. Основная причина широкого распространения – это дешевизна и относительно неплохие механические качества.
Сталь перлитного класса чаще всего используется, как конструкционный материал. Стоит также отметить, что свариваемость стали с содержанием углерода до 0,35% и легирующими элементами в пределах 3-4%, достаточно неплохая.
Сварка перлитной стали
Стоит отметить, что при сварке сталей перлитного класса наиболее выгодным будет использовать элементы, которые применяются при сварке стали с низким коэффициентом легирования. Если для этого используется ручная электрическая дуговая сварка, то лучше всего применять такие электроды, которые имеют фтористо-кальциевое покрытие. В таком случае будет обеспечена высокая устойчивость металла шва против таких дефектов, как кристаллизация, к примеру. Кроме того, прочность сварного шва также будет достаточно удовлетворительной.
Что касается режимов сварки, а также температуры, которая должна использоваться для такого материала, то наиболее выгодно использовать те варианты, которые подходят для работы с высоколегированной сталью.
К примеру, если марка перлитной стали 15ХМ или 12ХМ, то температура во время сварки должна быть примерно 400-450 градусов по Цельсию. Для работы применяется ручная электродуговая сварка. В качестве электродов чаще всего выбираются такие марки, как Э42А или проволока типа Св-08А. Что касается процедуры отпуска после сварки, то ее можно не проводить вовсе или же проводить при температуре 630-650 градусов по Цельсию.
: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций :: MarkMet.
ruМарка стали: 17ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в течение 1600 сек до 500° С. Твердость 160HV.
Продольный шлиф. 75% феррита, 25% перлита. Полосчатая структура. В полосах без перлита зерна феррита более крупные, чем в полосах с перлитом. Ферритные зерна восьмого—десятого балла.
Увеличение: x100
Марка стали: 17ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в течение 350 сек до 500° С. Твердость 166 HV.
75% феррита, 25% перлита. Ферритные зерна в перлитных участках мельче, чем на предыдущей микрофотографии, и полосчатость структуры выражена слабее. Ферритное зерно девятого—одиннадцатого балла.
Увеличение: x100
Марка стали: 17ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в течение 62 сек до 500° С. Твердость 181 HV.
72% феррита, 28% перлита. Очень мелкозернистая феррито-перлитная структура без полосчатости.
Увеличение: x100
Марка стали: 17ГС
Структурные составляющие: бейнит, мартенсит, перлит, феррит
Термообработка: 900° С в течение 5 мин, охлаждение в течение 19 сек до 500° С. Твердость 212 HV.
65% феррита, 22% перлита, остальное — бейнит и мартенсит. Очень мелкозернистая структура
Увеличение: x100
Марка стали: 15ГДФ
Структурные составляющие: перлит, феррит, цементит
Полоса, нормализованная и отпущенная при 650° С. Твердость 190 HV.
Феррит с зернограничный цементитом и перлитом. В объеме зерна имеются как мелкие, так и крупные выделения.
Феррит после травления становится темным, очевидно, из-за наличия мелких частиц.
Увеличение: x1500
Марка стали: 35ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит
Кованый пруток диаметром до 30 мм из мартеновской стали. Нормализация при 870° С в течение 30 мин, охлаждение на воздухе. Твердость 249 HV.
Продольный шлиф. Грубая сетка феррита, окружающая перлитные зерна. Полосчатая структура отсутствует, однако имеются неметаллические включения.
Увеличение: x100
Марка стали: 35ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит, цементит
Кованый пруток диаметром до 30 мм из мартеновской стали. Нормализация при 870° С в течение 30 мин, охлаждение на воздухе. Твердость 249 HV.
Грубопластинчатый перлит. Косой срез широких пластин цементита. Остальное — феррит.
Увеличение: x1500
Марка стали: 35ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит, цементит
Отжиг на зернистый перлит при 700° С в течение 2 ч. Охлаждение на воздухе. Образец диаметром 30 мм, толщиной 15 мм. Твердость 216 HV.
Зернистый перлит с пластинами цементита и феррит.
Увеличение: x1500
Марка стали: 35ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 675° С в течение 1000 сек, охлаждение в воде. Твердость 210 HV.
Феррит и области грубопластинчатого перлита с границами неправильной формы.
Увеличение: x1500
Марка стали: 35ГС
Структурные составляющие: перлит, феррит, цементит
Термообработка: 860° С в течение 5 мин, 600° С в течение 300 сек. Охлаждение в воде. Твердость 23 HRC.
20 % феррита в виде сетки и частично в виде пластин или игл. 80% перлита с очень тонкими пластинами цементита, которые не разрешаются в оптическом микроскопе.
Увеличение: x1500
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- следующая ›
- последняя »
Перлитные рулоны
- классы
Перлитные валки представляют собой чугунные валки с шаровидным графитом.
Самые мягкие имеют перлитную матрицу с ферритом Bull’s Eyes, а самые твердые сорта имеют бейнитно-перлитную матрицу.
Нормализованные перлитные марки имеют меньшее падение твердости и более высокую прочность.
Перлитные валки редко заливается дважды, но может быть, чтобы соответствовать требованиям для конкретного применения. Термообработанные марки нормированы
Эти марки подходят для валков с глубокими канавками для прокатки тяжелых профилей. Более мягкие сорта подходят для горячей прокатки в черновых и промежуточных клетьях.
|
P54N-Перлитная матрица с Карбиды (x500) |
P54N-Перлитная матрица с карбидами и Узловатый графит (x100) |
Химический состав и механические свойства перлитных валков
|
Рулон Марка |
Бочки Твердость (ШЦ) |
С (%) |
Си (%) |
Мн (%) |
Кр (%) |
Никель (%) |
Пн (%) |
Растяжение Прочность (Н/мм 2 ) |
Гибка Прочность (Н/мм 2 ) |
|
Р 42 Н |
42 |
3,2-3,6 |
1,4-2,2 |
0,2-0,8 |
0,1-0,4 |
1,2-2,2 |
0,1-0,3 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р 46 Н |
46 |
3,2-3,6 |
|
0,2-0,8 |
0,1-0,4 |
1,2-2,2 |
0,1-0,3 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р 50 Н |
50 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,2-0,5 |
2,2-2,5 |
0,2-0,5 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р 54 Н |
54 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,2-0,6 |
1,4-2,5 |
0,2-0,6 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р 58 Н |
58 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,4-0,8 |
1,4-3,0 |
0,2-0,6 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р 62 Н |
62 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,4-0,8 |
1,4-3,2 |
0,2-0,6 |
400-600 |
700-1100 |
|
Р Н 42 Н |
42 |
3,2-3,6 |
1,4-2,2 |
0,2-0,7 |
0,1-0,3 |
1,2-2,2 |
0,1-0,3 |
450-700 |
700-1200 |
|
Р Н 46 Н |
46 |
3,2-3,6 |
1,4-2,2 |
0,2-0,7 |
0,1-0,3 |
1,2-2,2 |
0,1-0,3 |
450-700 |
700-1200 |
|
Р В 50 Н |
50 |
3,2-3,6 |
1,4-2,2 |
0,2-0,7 |
0,2-0,5 |
1,2-2,2 |
0,1-0,3 |
450-700 |
700-1200 |
|
Р Н 54 Н |
54 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,7 |
0,2-0,6 |
1,2-2,2 |
0,2-0,5 |
450-700 |
700-1200 |
|
Ф 58 Н |
58 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,7 |
0,2-0,6 |
1,2-2,4 |
0,2-0,5 |
450-700 |
700-1200 |
|
Р Н 62 Н |
62 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,7 |
0,2-0,6 |
1,2-2,6 |
0,2-0,5 |
450-700 |
700-1200 |
|
Ф 68 Н |
68 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,7 |
0,3-1,0 |
1,2-2,8 |
0,2-0,5 |
450-700 |
700-1200 |
|
Р 58 CN |
58 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,1-0,6 |
1,5-2,6 |
0,1-0,5 |
См. |
|
|
Р 62 Китай |
62 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,2-0,8 |
1,5-2,8 |
0,1-0,5 |
См. информацию о материале сердечника в ссылке 1 |
|
|
Р 64 CN |
64 |
3,2-3,6 |
1,2-2,0 |
0,2-0,8 |
0,2-0,8 |
1,5-2,8 |
0,1-0,5 |
См. информацию о материале сердечника в ссылке 1 |
|
|
Р 68 CN |
68 |
3,2-3,6 |
1,1-1,8 |
0,4-1,0 |
0,5-1,0 |
2,0-3,2 |
0,2-0,6 |
См. |
|
Примечание: По запросу могут быть изготовлены другие сорта проката, не указанные в таблице. Стержни составных валков могут быть изготовлены из серого, компактного или чугуна с шаровидным графитом.
Что такое перлитная сталь – www.steeljrv.com
Что такое перлитная сталь
2021-07-24
- Новости отрасли
- Новости
Что такое перлитная сталь?
Перлитную сталь также называют перлитной жаропрочной сталью. Эта сталь имеет перлитную и ферритную микроструктуру в нормализованном состоянии. Сталь имеет низкое содержание легирующих элементов, хорошие технологические характеристики, а максимальная рабочая температура может достигать 600 ℃. По назначению этот вид стали можно разделить на котельно-трубную, газоковшовую, крепежную и роторную.
Что такое перлитная сталь?
Процесс сварки и термообработка после сварки перлитной стали
Микроструктура и свойства сварных соединений перлитных сталей
В процессе сварки соединений перлитных сталей, особенно в процессе термической обработки и высокотемпературной эксплуатации, происходит диффузия и миграция углерода, в результате чего на малохромистой стали образуется слой обезуглероживания, а на соседней высокохромистой стали слой науглероживания с одной стороны. При длительном нагреве при высокой температуре основной металл слоя обезуглероживания размягчается из-за уменьшения содержания углерода, а перлитная структура становится ферритной структурой. В то же время это способствует росту зерен в слое обезуглероживания. и образует крупнозернистый кристаллический слой вдоль зоны сплавления.
В дополнение к плавлению углерода в исходный материал, оставшийся углеродный элемент осаждается в виде карбида хрома для смягчения структуры.
Если миграция углерода слишком велика, это может проявляться легкой коррозией. Под микроскопом в зоне термического влияния углерода видна белая яркая полоса с низким содержанием углерода, а в металле шва из нержавеющей стали имеется темная зона с высоким содержанием углерода. Термическое напряжение является важной причиной, влияющей на прочность соединения и термическую усталость. Коэффициент линейного расширения аустенитной стали на 30-50% больше, чем у перлитной стали, а теплопроводность составляет всего 1/3 от теплопроводности перлитной стали. Соединения двух материалов будут создавать термические напряжения в зоне сплавления во время послесварочного охлаждения, термообработки и эксплуатации. Термическое напряжение является важной причиной, влияющей на прочность суставов и термическую усталость.
Выбор сварочных материалов для перлитной стали
Сварка перлитной стали обычно следует следующим принципам выбора сварочных материалов:
- (1) Он может преодолеть неблагоприятное влияние перлитной стали на растворение металла сварного шва.
- (2) Сдерживать неблагоприятное воздействие карбидообразующих элементов и обеспечивать эксплуатационные характеристики соединения, включая механические свойства и всесторонние свойства.
- (3) Сварное соединение не должно давать холодных и горячих трещин.
- (4) Хорошая производительность процесса и высокая эффективность производства для максимального снижения затрат. В соответствии с ожидаемыми условиями эксплуатации сварных соединений соответствующий присадочный металл должен выбираться с учетом влияния разбавления на состав металла шва.
Для работы при средних температурах, даже когда рабочая температура ниже 427 ℃, присадочный металл из аустенитной нержавеющей стали обычно не используется, а используется присадочный металл Ni Cr Fe. Во время многопроходной сварки можно использовать различные присадочные металлы в зависимости от изменений каждого прохода сварки. Сталь Q235 используется в качестве сварочного материала для сварки аустенитной нержавеющей стали.
При использовании присадочного металла из нержавеющей стали для получения аустенитной и ферритной структуры в металле шва на перлитной стороне, уменьшения зоны плавления и снижения пластичности шва аустенитный электрод с высоким содержанием никеля можно использовать для наплавки на поверхность канавки перлитной стали, а затем обработана, а затем аустенитный электрод с низким содержанием никеля может использоваться для сварки соединения, которое используется для разнородного соединения между перлитной сталью и аустенитной сталью выше 371 ℃, обычно используется никелевый сплав как присадочный металл. Этот вид присадочного металла используется для переходных соединений, работающих при периодических перепадах температуры. Он имеет следующие преимущества: он позволяет разбавлять различные неблагородные металлы без образования структур, чувствительных к растрескиванию; Низкая растворимость углерода может уменьшить миграцию углерода из низколегированной стали в трещину. При выбранном никелевом сплаве присадочный металл (например, ЭРНиХр-3) имеет коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту линейного расширения низколегированной стали (например, 2). 25cr-1mo) напряжение, возникающее на поверхности сварного шва, намного меньше, чем при использовании аустенитной нержавеющей стали в качестве присадочного металла. В то же время металл на границе раздела обладает достаточной стойкостью к окислению и высокой прочностью на разрушение при ползучести, что может обеспечить прочность соответствующих соединений при эксплуатации.
Процесс сварки и термическая обработка после сварки перлитной стали
При сварке перлитной стали в разнородных соединениях, чтобы уменьшить степень плавления и уменьшить разбавление металла шва, следует применять такие процессы, как сварка с большой разделкой, слаботочная, быстрая и многослойная сварка. Из-за различных коэффициентов расширения распределение напряжения можно изменить с помощью соответствующей конструкции системы и расположения соединений, а длинный шов следует сваривать по частям.
Выбор процесса термической обработки сварных соединений разнородных аустенитных сталей зависит от марки стали, формы деталей и условий работы. При сварке жаропрочных сталей общего назначения, не требующих снятия сварочных напряжений и работающих в среднетемпературных условиях, послесварочную термическую обработку можно не проводить. Для компонентов, производственные требования и условия эксплуатации которых требуют устранения сварочного напряжения, достаточно стабилизационной обработки при 800 ~ 850 ℃. Для компонентов, работающих при высокой температуре, сварные компоненты лучше аустенизировать при 1100 ~ 1150 ℃. Однако, если требуется стойкость к межкристаллитной коррозии, температура аустенизации не должна превышать 1050 ℃. Если в сварном соединении используется дисперсионно-упрочненная аустенитная сталь, то после сварки необходимо проводить термическую обработку для восстановления свойств околошовной зоны. В настоящее время выбор процесса термообработки обычно осуществляется в соответствии с требованиями к дисперсионно-упрочненной стали.
Для сварочной проволоки, предварительного нагрева и термической обработки после сварки перлитной стали, если в свариваемой разнородной стали присутствует сталь с высокой тенденцией к прокаливаемости, необходимо провести соответствующий предварительный подогрев. Разнородные соединения перлитной стали и аустенитной стали с высокой тенденцией к прокаливаемости также нуждаются в термической обработке после сварки для предотвращения упрочнения структуры, снижения остаточных сварочных напряжений и предотвращения образования холодных трещин. Из-за охрупчивающего и диффузионного слоя вышеперечисленных сварных соединений в зоне сплавления, особенно при сварке жестких деталей большой толщины, сварное соединение может иметь хрупкое разрушение в зоне сплавления при отпуске или последующем использовании. Поэтому электрод с высоким содержанием никеля можно использовать сначала для наплавки на поверхность канавки перлитной стали, а затем для сварки. Из-за различных коэффициентов расширения между перлитной и аустенитной сталью в месте соединения после сварки возникает большое остаточное напряжение. Внешняя нагрузка, действующая на соединение, может быть уменьшена с помощью соответствующей конструкции системы и устройства соединения, а при необходимости может быть добавлен переходный слой.
Микроструктура и свойства сварных соединений перлитной стали
Сварные соединения перлитных сталей делятся на три основные характерные зоны: зону сварки, зону сплавления и зону термического влияния. Когда используется электрод из аустенитной стали, структура сварного шва представляет собой аустенит и небольшое количество каркасного феррита. Зона плавления имеет игольчатую структуру и «белую яркую» зону, которую нелегко разъедать; Вблизи зоны сплавления находится зона термического влияния с грубой структурой. Испытание на микротвердость показывает, что зона сплавления является зоной высокой твердости.
На степень разбавления металла шва перлитной стали влияют способ сварки, форма соединения, параметры процесса сварки (сварочный ток, скорость сварки), температура предварительного подогрева, технология работы сварщика и другие факторы. Благодаря разбавлению, конвекции дуги и механическому перемешиванию металл шва представляет собой зону однородного смешения между электродом из аустенитной стали и перлитным основным металлом. Степень разбавления основного металла присадочным металлом также различается в зависимости от формы разделки и способов сварки.
Химический состав сварочного металла можно рассчитать по присадочному металлу, составу основного металла и коэффициенту плавления. Микроструктуру сварного шва можно предсказать по диаграмме микроструктуры сварного шва Шеффлера. На самом деле химический состав средней части сварного шва сильно отличается от состава кромки сварного шва. Край расплавленной ванны находится близко к твердому основному металлу. Жидкий металл имеет низкую температуру, плохую текучесть, короткое время пребывания в жидкости и слабое механическое перемешивание. Это удерживающий слой. Расплавленный основной металл и присадочный металл не могут быть полностью смешаны, и чем ближе к зоне сплавления, тем больше доля основного металла в составе.
Элементы Cr и Ni в перлитной стали при сварке диффундируют в расплавленный основной металл, а углеродные элементы в основном металле диффундируют в сварной шов из-за сродства Cr и, наконец, образуют градиент концентрации легирующих элементов. Распределение легирующих элементов по составу вблизи зоны сплавления стали №20 и Х25Н20 (А402). Из-за высокого содержания Cr и Ni в сварном шве он соответствует содержанию, необходимому для однофазного аустенита на диаграмме структуры сварного шва, поэтому Cr и Ni в переходной зоне плавления аустенитной структуры недостаточно для образования однофазного при быстром охлаждении может образоваться аустенит и хрупкий мартенсит.
Распределение легирующих элементов по составу вблизи зоны сплавления стали Х5М и Х25-Н13 (А302). Изменение концентрации легирующих элементов неизбежно приведет к изменению микроструктуры и образованию переходной зоны, называемой зоной сплавления. Хотя переходная зона очень узкая, она оказывает большое влияние на механические свойства сварных соединений.
Результаты электронно-зондового микроанализа элементов C и Cr по обеим сторонам зоны сплавления между аустенитным швом и низкоуглеродистой сталью в состоянии после сварки и после высокотемпературной термообработки. Очевидно, что после 6000 ℃ × после 100 ч высокотемпературной термообработки содержание углерода вблизи стороны металла шва в зоне сварочного сплава значительно увеличивается, что приводит к значительным изменениям микроструктуры и свойств вблизи зоны сплавления, особенно к снижению ударного воздействия.
Cr является сильным карбидообразующим элементом. После того как атомы углерода диффундируют и мигрируют из сварного шва в зону сплавления вдоль края кристалла с низкой энергией активации, элемент С образует стабильное углеродное соединение Cr23C6. Из-за медленного растворения карбидов в зоне сплавления и последующей диффузии в сварочный зазор образуется явный обезуглероженный слой. Увеличение содержания хрома или ферритных элементов в шве приведет к увеличению ширины обезуглероженного слоя.
Ni представляет собой аустенитизирующий элемент, который увеличивает коэффициент активности углерода, снижает химическую стабильность карбида и ослабляет связывающую способность карбидообразующих элементов с углеродом. На ширину переходной зоны плавления в основном влияет процесс сварки и химический состав присадочного металла. Например, ширина зоны плавления, особенно ширина мартенситного слоя, может быть уменьшена за счет использования сильноточных электродов с высоким содержанием никеля.
Когда гетерогенное соединение перлитной стали работает при температуре ниже 425 ℃, соединение, сваренное с присадочным металлом 25-13, имеет хорошие характеристики; Когда температура превышает 425 ℃, вблизи перлитной легкой стороны зоны сплавления образуется зона хрупкости, что приводит к разрушению соединения по линии сплавления. Поэтому, когда гетерогенное соединение между перлитной сталью и аустенитной сталью имеет температуру выше 425 ℃ или в среде с большими перепадами температуры и давления, следует использовать присадочный металл с содержанием никеля более 25% (например, A507) или даже присадочный металл на основе чистого никеля.