12Х1МФ – Сталь коррозионностойкая жаропрочная низколегированная, перлитного класса. Химический состав стали марки 12Х1МФ ГОСТ 20072-74

Страницы работы

17 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

1 Характеристика основного металла

12Х1МФ Сталь коррозионностойкая жаропрочная низколегированная, перлитного класса.

Применяется для изготовления холоднокатаных плавниковых труб наружным диаметром 32, 38 и 50 мм, предназначенных для паровых котлов со сверхкритическими параметрами пара. Труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления, поковок для паровых котлов и паропроводов, деталей цилиндров газовых турбин, различных деталей, работающих при температуре +570 - 585 °С. Также используется для изготовления трубной заготовки, предназначенной для изготовления бесшовных холоднодеформированных, теплодеформированных, горячедеформированных, в том числе горячепрессованных труб диаметром от 57 до 168 мм для использования в системах газопроводов, нефтегазопроводов, технологических промысловых трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты.

Химический состав стали 12Х1МФ представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Химический состав стали марки 12Х1МФ ГОСТ 20072-74

Пределы содержания химических элементов,  в процентах

С

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Cu

Mo

V

0.08 – 0.15

0.17 – 0.37

0.4 – 0.7

до 0.025

до

0.03

0.9  –  1.2

до

0.3

до      0.2

0.25 – 0.35

0.15-0.3

В состав стали 12Х1МФ входят как основные лигирующие добавки хром и никель. Никель при добавлении в состав основного металла повышает ударную вязкость стали и уменьшает склонность к перегреву, затрудняя рост зерна стали, и это также благотворно влияет на ее ударную вязкость. Хром повышает значения прочности, пластичности и ударной вязкости, а также

повышает сопротивление коррозии и окислению стали. Механические свойства предопределяются содержанием углерода в составе стали,  степенью ее раскисленности, видом и режимами термообработки, влияющей на структурное состояние. Показатели механических свойств стали 12Х1МФ представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 12Х1МФ ГОСТ 20072-74

SТ*, МПа

S0,2*, МПа

SВ*, МПа

KCU*, МДж/м2

термообработка

+200С

-20 0C

нормализация.отпуск

260

245

480

160

78

SТ – предел пропорциональности; S0,2- предел текучести; SВ- предел кратковременной прочности;  KCU – предел ударной вязкости.

Механические свойства материала изменяются при повышении температуры. Зависимость изменений механических свойств от температуры указана в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Механические свойства материала при повышенных температурах

t исп, °C

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

Нормализация 950-1030 °С. Отпуск 680-760 °С.

20 

320-450 

510-580 

25-33 

67-77 

147-196 

480 

330 

480-490 

22 

75 

137 

500 

315-325 

435-470 

18-20 

67-74 

520 

315-325 

430-450 

21-24 

75 

108 

560 

215-315 

305-500 

20-26 

78-84 

127 

580 

205-245 

295-440 

22-28 

66-84 

600 

185-265 

225-440 

23-38 

74-85 

s0,2 – предел текучести; sB – предел прочности;d5 – относительное удлинение; y – поперечное сужение; KCU – предел ударной вязкости. 

Главными параметрами при выборе стали для той или иной конструкции являются её физические свойства. Физические свойства выбранной нами стали 12Х1МФ указаны в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Физические свойства стали 12Х1МФ

Свойства

Зафиксированные значения

t исп, °C

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Е, ГПа

198

197

188

183

175

167

157

151

Pn, кг/см3

7800

7780

7750

7720

7680

7640

7600

7570

7540

7560

I, Вт/(м ·°С)

44

44

42

40

37

35

32

28

28

R,Ом · м

230

278

343

430

532

647

775

926

1087

1130

t исп, °C

20- 100

20- 200

20- 300

20- 400

20- 500

20- 600

20- 700

20- 800

20- 900

20- 1000

a, 1/°С

12.4

13.0

13.6

14.0

14.4

14.7

14.9

14.8

12.0

Е – модуль упругости первого рода; Pn – плотность;  I – коэффициент теплопроводности; R – удельное сопротивление; a – коэффициент температурного линейного расширения.

Рассмотрим влияние некоторых элементов на свойства стали. Углерод повышает предел прочности, твёрдость, предел текучести, снижает относительное удлинение, ударную вязкость, усталостную прочность, свариваемость и не оказывает заметного влияния на коррозионную стойкость. Хром не оказывает заметного влияния на ударную вязкость и усталостную прочность, снижает свариваемость и значительно повышает коррозионную стойкость.

Стали с ограниченной свариваемостью – это стали при сварке которых удовлетворительное качество сварных соединений достигается в очень узком диапазоне режимов сварки с обязательным предварительным и сопутствующим подогреве при сварке и следующей после сварки термической обработкой.

Свариваемость сталей определяется по углеродистому эквиваленту Сэ, который вычисляют по эмпирическим формулам:

Сэкв = %С +   =        (1.1)

= 0,12 +  = 0.565%

где     С, Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, B – массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена, ванадия и бора, %.

Свариваемость сталей оценивается по численному значению эквивалента углерода в зависимости от того, к каких диапазонах он находится. В нашем случае  Сэкв >0,45, следовательно сталь сваривается с подогревом и последующим отпуском. Свариваемость стали 12Х1МФ  –  трудносвариваемая, доэвтектоидная.

            2 Расчёт состава сварного шва

При сварки коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, состав сварного шва можно узнать с помощью диаграммы Шефлера.

Для определения состава шва, необходимо рассчитать эквивалент никеля (). Рассчёт производиться по формулам:

                         (2.1)

где     Ni, C, Mn – процентное содержание никеля, углерода, марганца в составе основного металла.

Для определения состава шва, необходимо также рассчитать эквивалент хрома (). Рассчёт производиться по формулам:

                               (2.2)       

где     Cr, Si, Mo, Nb – процентное содержание хрома, кремния, молибдена

Похожие материалы

Информация о работе