ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние высоких температур на механические свойства сталей из "Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов Издание 3 " Котельные стали должны обладать достаточно высоким комплексом механических свойств при комнатной и рабочей температурах. Как отмечалось, важными характеристиками механических свойств котельной стали при комнатной температуре являются временное сопротивление, предел- текучести, относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость. [c.18] Временное сопротивление и предел текучести — количественные характеристики, определяющие, какие напряжения можно допускать в элементах паровых котлов (до определенного уровня температур). [c.18] Особенно сильно снижение заметно на образцах, вырезанных поперек направления прокатки. Относительное сужение, относительное удлинение и ударная вязкость даже вполне доброкачественной стали в поперечном направлении несколько ниже, чем в продольном. В технических условиях указывают направление вырезки образцов. Котельную сталь чаще испытывают на поперечных образцах. [c.19] При повышении температуры характеристики механических свойств стали изменяются. [c.19] На рис. 1.5 показаны изменение свойств углеродистой стали 20 при изменении температуры от 20 до 600° С. [c.19] Аналогична зависимость от температуры механических свойств низколегированных перлитных сталей, однако максимум временного сопротивления выражен относительно слабее и сдвинут в сторону более высоких температур. Минимум пластичности также сдвинут в область более высоких температур. [c.20] Методика испытаний на растяжение при повышенных температурах регламентирована ГОСТ 9651-84. [c.20] Результаты испытаний на растяжение при высоких температурах зависят от скорости нагружения. Особенно заметно влияние скорости нагружения на предел текучести — чем больше скорость нагружения, тем выше предел текучести. При испытании пятикратного образца диаметром 10 мм из углеродистой стали в интервал температур 400—500° С со скоростями нагружения 2 и 0,2 мм/мин можно получить пределы текучести, отличающиеся на 15—20 МПа. Поэтому испытание на растяжение при высоких температурах производят с определенной скоростью перемещения подвижного захвата. Эта скорость должна находиться в пределах (0,04—0,10) 1о мм/мин, где /о — начальная расчетная длина образца. [c.20] Определение ударной вязкости при повышенной температуре должно проводиться в соответствии с ГОСТ 9454-78 по методу испытания на ударный изгиб в интервале температур от —100 до +1000° С. Метод основан на измерении работы разрушения образца с концентратором напряжений путем одного удара маятникового копра (обозначаемой буквой К). Под ударной вязкостью понимают работу, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора (которую обозначают буквами КС). [c.20] Образцы, испытываемые при температуре от 20 до 100° С, нагревают обычно в воде. При температурах испытания выше 100° С образцы нагревают в печи. Температуру в печи измеряют с точностью 5° С (при температуре нагрева до 600° С). Образец перегревают с таким расчетом, чтобы при переносе его на копер и установке на нем температура снизилась до заданной. Если время переноса и установки образца составляет 3—5 с. то при 400—500° С перегрев должен составлять 10° С, при 600° С — 12° С. [c.20] Работа, затраченная на разрушение, определяется по шкале маятникового копра и обозначается Ки, КУ, КТ в зависимости от типа образца. [c.20] Образцы с i -ибразным концентратором применяют при выборе п приемочном контроле металлов и сплавов до установления норм на образцах с V-образным надрезом, В дальнейшем при выборе и приемочном контроле металлов и сплавов. для трубопроводов, котлов и сосудов, работающих под давлением, будет проводиться определение ударной вязкости на образцах с V-образным надрезом. [c.21] После холодного пластического деформирования малоуглеродистая сталь становится прочнее в процессе длительного пребывания даже при комнатной температуре. Одновременно снижаются ее пластичность и ударная вязкость. Этот процесс называется естественным старением. Нагрев наклепанной стали до 250—300° С резко ускоряет процесс старения — происходит искусственное старение. Ударная вязкость может снизиться при этом до 10—15% исходной. Особенно резко эффект старения проявляется, когда степень пластической деформации составляет 3—10%. Такие деформации наблюдаются при гибке, клепке, вальцовке. Старение — одна из причин образования трещин в вальцовочных соединениях из малоуглеродистой стали. [c.21] Старение наклепанной стали вызвано ускоренным распадом пересыщенных растворов углерода и азота в феррите с образованием мелкодисперсных карбидов и нитридов. Наклеп вызывает искажение кристаллической решетки и сни.жение растворимости. При комнатной температуре процесс старения затягивается из-за малой скорости диффузии. [c.21] Борьба со старением заключается главным образом в раскислении стали алюминием, который образует устойчивые нерастворимые в железе нитриды и устраняет возможность перехода азота в пересыщенный твердый раствор. Аналогичное влияние оказывают титан, ванадий и цирконий, также образующие устойчивые нитриды. [c.21] Процесс старения предотвращает закалка или нормализация с последующим отпуском при 600— 650° С, при котором выделившиеся нитриды и карбиды коагулируют в крупные включения, мало снижающие ударную вязкость. [c.21] Повышенное содержание углерода в стали уменьшает склонность к старению. Поэтому не следует применять стали с очень низким содержанием углерода. Для изготовления элементов котла, работающих под давлением, обычно применяют сталь с содержанием углерода 0,15—0,25%. [c.21] Механическим старением называется процесс повышения прочности и снижения ударной вязкости холоднодеформирован-ной стали после длительного вылеживания или кратковременного нагрева до 100—300° С. [c.21] Испытания на склонность стали к старению проводят в соответствии с ГОСТ 7268-82 , который распространяется на стальные листы и полосу с номинальной толщиной 5 мм и более. Чувствительность стали к механическому старению определяется по изменению ударной вязкости стали, подвергнутой деформации и нагреву, по сравнению с ударной вязкостью в исходном состоянии. [c.22] Вернуться к основной статье