Сталь 15Х5М по ГОСТ 20072-74

Аттестационная работа

Тема: «Анализ свариваемости 5 марок стали группы М05

15Х5М;15Х5;20Х5ТЛ;20Х5МЛ;20Х8ВЛ»

Выполнил:

Студент группы 1476

Хазипов М.Н

Проверил: Ильинкова Т.А.

 

Казань 2017г.

 

Содержание типового задания

1.Провести анализ заданной группы свариваемых сталей,

указав химический состав,

наименование ГОСТов или ТУ по которым поставляются сплавы данной группы, стандартные механические свойства.

2.Провести анализ заданной группы свариваемых сталей.

3.Провести анализ области применения заданной группы сплавов.

Реферат.

Отчет 14с,14 таблиц.5 источников.

В данной аттестационной работе проводится анализ разных видов сплавов по показателю свариваемости и области их применения.Описывается их химический состав и механические свойства. Рассматриваться будут следующие стали -30ХМА,18Г2АФ,14Г2АФ,15Г2СФ,12ХН2,принадлежащие одной группе М03 (W03) по РД 03-495-03.

Согласно определению ГОСТ 26001—84 «Свариваемость – это свойства металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией или эксплуатацией изделия».

Основные показатели свариваемости:

- чувствительность металла к окислению при сварке и влиянию примесей;

- реакция металла на термический цикл сварки (склонность к росту зерна, при нагреве, структурные и фазовые изменения в шве и зоне термического влияния, изменения прочностных и пластических свойств);

- сопротивляемость замедленному разрушению при сварке. Т.е. образованию холодных трещин;

-склонности к изменению структуры в околошовной зоне и к образованию закалочных структур;

- сопротивляемость образованию горячих трещин и трещин при повторных нагревах;

- чувствительность к образованию пор;

- соответствие свойств сварного соединения заданным эксплуатационным требованиям (сохранение жаропрочности, коррозионной стойкости, износостойкости и.т.п

Различают свариваемость физическую и технологическую. Под физической свариваемостью понимают принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений, что особенно важно при сварке разнородных материалов. Технологическая свариваемость есть реакция материала на сварочный термодеформационный цикл и металлургическое воздействие сварки. Эта реакция оценивается, например, при сравнивании механических свойств металла сварных соединений и одноименных свойств основного металла (например, твердости, ударной вязкости и др.).Кроме названных ранее показателей, под свариваемостью подразумевают также стойкость против образования трещин и обеспечение специальных свойств (коррозионной стойкости, прочности при высоких или низких температурах, сопротивления хрупкому разрушению). При наплавке деталей, работающих на истирание, особое значение приобретает их износостойкость, т.е. в понятие свариваемости входит прочность связи наплавленных слоев.

Горячие трещины - хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. Оценка чувствительности стали к образованию горячих трещин HCS₌ C(S+P + Si/25 + Ni/100)-10³

ЗМn + Сr + Мо + V

Если HCS < 4, горячие трещины не образуются.

При сварке высокопрочных сталей большой толщины необходимо, чтобы показатель HCS не превышал 1,6...2.

Холодные трещины -локальные хрупкие разрушения материала сварного соединения, возникающие под действием остаточных сварочных напряжений.

С_э=С+Mn/6+Cr/5+V/5+Mo/5+Ni/15+Cu/15

(Формула международного института сварки);

С_экв=С + Mn/6 + Si/24 + Ni/10 + Cr/5 + Mo/4 + Cu/15 + V/14 + 5B

(формула японского общества сварщиков);

Если С_экв=0,4-0,45 – материал чувствителен к образованию холодных трещин.

HVmax= 90+1050C+47Si+75Mn+30Ni+31Cr

Обозначения

	вв	- Предел кратковременной прочности, [МПа]
T	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
5	- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
	- Относительное сужение, [ % ]
KCU	- Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю

Введение

 

В данной работе производиться анализ свариваемости 5 марок стали группы М05(15Х5М;15Х5;20Х5ТЛ;20Х5МЛ;20Х8ВЛ) – легированные стали мартенситного класса с содержанием хрома от 4 до 10%

Легированные стали применяются очень широко. Их использование обусловлено, как правило, теми свойствами, которые им придают специально добавленные легирующие элементы, такие как:

Маркиро- вка	Элемент	Свойства и качества, придаваемые элементами
Х	(Cr) Хром	1.Входит в твердый раствор с Fe и упрочняет его. 2. Сужает область аустенита. 3. Образует устойчивые карбиды. 4. Повышает сопротивление коррозии. 5. Повышает износостойкость, вязкость и пластичность. 6. Понижает теплопроводность.
М	(Мо) Молибден	1. Повышает твёрдость и прочность. 2. Уменьшает вязкость и отпускную хрупкость. 3. Увеличивает жаропрочность и прокаливаемость. 4. Способствует образованию мелкозернистой структуры. 5. Улучшает механические свойства и свариваемость.
В	(W) Вольфрам	1. Образует устойчивые карбиды. 2.Способствует образованию мелкого зерна. 3. Понижает вязкость 4. Увеличивает жаропрочность и износостойкость. 5. Повышает твёрдость и уменьшает хрупкость.
Ф	(V) Ванадий	1. Повышает прочность и твёрдость. 2. Увеличивает устойчивость против износа и динамических напряжений. 3.Уменьшает отпускную хрупкость 4. Измельчает структуру. 5. Повышает устойчивость против перегрева при закалке.
Л	(Ве) Бериллий	1. Повышают прочность, пластичность. 2. Улучшают качество поверхности.

 

Легированные стали в зависимости от примесей и их количества имеют различную структуру, определяющую не только их свойства, но также и классификацию легированной стали на различные структурные классы, которых насчитывается пять.

Структурные классы легированной стали включают в себя перлитный, мартенситный, аустснитный, ферритный и карбидный классы

Мартенситные стали представляют собой хромистые сплавы, структура которых состоит в основном из мартенсита. В них содержится обычно не менее 0,15 процентов углерода, от 11 до 17 процентов хрома, а также незначительное количество таких элементов, как никель, вольфрам, ванадий и молибден

Сталь 15Х5М по ГОСТ 20072-74

 

Марка: 15Х5М(старое обазначение Х5М)

Классификация: сталь жаропрочная низколегированная

Применение: для корпусов и внутренних элементов аппаратуры и нефтеперерабатывающих заводов и крегинговых труб, детали насосов, задвижки, крепеж

Рекомендуемая температура применения, °С: 600

Срок работы: весьма длительный - сроком работы значительный,более 10000 ч.

Температура накала интенсивного окалинообразования, °С: 650

Свариваемость: трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг.

 

Химический состав в % материала 15Х5М

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Ti	Cu
До 0.15	до 0.5	до 0.5	до 0.6	до 0.025	до 0.03	до 4.5 – 6	до 0.45 - 0.6	до 0.3	до 0.05	до 0.03	до 0.2

 

 

Механические свойства стали

 

Марка стали	Рекомендуемые режимы термической обработки	Механические свойства
Закалка, нормализация, отжиг	Отпуск или старение *	Предел текучести 𝛔т, Мпа	Временное сопротивление 𝛔в, МПа	Относительное удлинение 𝛅s, %	Относительное сужение поперечного сечения 𝛙%	Ударная вязкость KCU, Дж/см2
Температура нагрева, 0С	Среда охлаждения	Температура нагрева 0С	не менее
15Х5М	Отжиг 880 - 860	С печью	-

Оценка чувствительности стали к образованию горячих трещин- HCS₌ C(S+P + Si/25 + Ni/100)-10³ =

ЗМn + Сr + Мо + V

0.15(0.025+0.03+0.5/25+0.6/100)-1000/3*0.5+5+0.5+0.5=5.7%>4-сталь склонна к образованию горячих трещин.

Оценка чувствительности стали к образованию холодных трещин-

С_э=С+Mn/6+Cr/5+V/5+Mo/5+Ni/15+Cu/15=0.15+0.5/6+5/5+0.5/5+0.6/15+0.2/15=